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二甲醚(CH3OCH3)是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的可燃物,被称为21世纪的新型能源.工业制备二甲醚的生产流程如图1:

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催化反应室中(压力2.0~10.0Mpa,温度300℃)进行下列反应:
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.7kJ/mol
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol
(1)催化反应室中的总反应:3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g).
该反应的△H=______.催化反应室中采用300℃的反应温度,理由是______.
(2)已知:反应①在300℃时的化学平衡常数为0.27.该温度下将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时反应将______(填“正向进行”、“逆向进行”或“处于平衡状态”).
(3)上述流程中二甲醚精制的实验操作名称为______.
(4)图2为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图.a电极的电极反应式为______.
(1)已知:①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.7kJ/mol,
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ/mol,
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H=-41.2kJ/mol,
由盖斯定律可知,①×2+②+③得3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.1kJ/mol,
反应放热,高温不利用原料的利用,温度低原料利用率高,但反应较慢,不利于实际生产,采用300℃的反应温度,目的提高化学反应速率.
故答案为:-246.1kJ/mol;提高化学反应速率;
(2)该温度下将2mol CO、3mol H2和2mol CH3OH充入容积为2L的密闭容器中,此时c(CO)=1mol/L,c(H2)=1.5mol/L,c(CH3OH)=1mol/L,浓度商Qc=
1
1×1.52
=0.44,大于平衡常数0.27,故反应向逆反应进行,故答案为:逆向进行;
(3)二甲醚、乙醇、水为互溶的液体,沸点不同,采取蒸馏的方法将二甲醚分离,故答案为:蒸馏;
(4)反应本质是二甲醚的燃烧,原电池负极发生氧化反应,二甲醚在负极放电,正极反应还原反应,氧气在正极放电.由图可知,a极为负极,二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子,a电极的电极反应式为 CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+,故答案为:CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+
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科目:高中化学 来源: 题型:

二甲醚是一种重要的清洁燃料.工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚.主要的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g);△H=-91.8kJ?mol
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=-23.5kJ?mol
②CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g);△H=-41.3kJ?mol
回答下列问题:
(2)水煤气合成二甲醚三步反应总的热化学方程式为:
 

(3)-定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡后,要提高CO的转化率,下列措施中可以采取的是
 
 (填字母代号).
a.升高温度; b.降低温度; c.增大压强; d.减小压强;
e.缩小体积;f.增大CO的浓度;g.增大CO2的浓度
(3)某温度下,将一定里的CH3OH加入密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g),
经20min反应达到平衡,此时测得c(CH3OH)=0.56mol?L;c(H2O)=0.72mol?L-1
①达平衡时,c(CH3OCH3)=
 
该时间段内反应逨率v(CH3OH)=
 
.开始加入的CH3OH浓度c(CH3OH)=
 

②在相同的条件下,若起始浓度的数值如下表所示
 物质  CH3OH  CH3OCH3  H2O
 浓度/(mol?L-1  0.28  0.86  0.86
则该反应正、逆反应速率(v、v)随时间(<)变化的曲线是下列图中的:
 
平衡时CH3OCH在混合物中的体积百分含量是
 

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科目:高中化学 来源:2011-2012学年江苏省无锡市高三上学期期末考试化学试卷 题型:填空题

(14分)二甲醚(CH3OCH。)和甲醇(CH3OH)被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效等优良的性能。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:

    (1)催化反应室B中CO与H2合成二甲醚的化学方程式为           .

    (2)催化反应室A中发生的反应为:

    CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……(I)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)……(Ⅱ)催化反应室C中发生的反应为:

    CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)……(Ⅲ)、CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)……(Ⅳ)

    ①已知:原子利用率=×100%,试求反应(Ⅳ)的原子利用率为       

    ②反应(Ⅳ)的△S         0(填“>”、“=”或“<”)。

    ③在压强为5MPa,体积为VL的反应室c中,amol CO与20mol H2在催化剂作用下发生反应(Ⅲ)生成甲醇,CO的转化率与温度的关系如右图。则该反应的△H      0(填“>”、“=”或“<”)。300℃时该反应的平衡常数K=         (用含字母的代数式表示)。

   

(3)我国某科研所提供一种碱性“直接二甲醚燃料电池”。

    该燃料电池负极的电极反应式为:

    CH3OCH3一12e+16OH=2CO2-3+11H2O。有人提出了一种利用氯碱工业产品治理含二氧化硫(体积分数为x)废气的方法如下:

    ①将含SO2的废气通人电解饱和食盐水所得溶液中,得NaHSO3溶液;

    ②将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸;

    ③将盐酸加入NaHSO3溶液中得SO2气体回收。

    用上述碱性“直接二甲醚燃料电池”电解食盐水来处理标准状况下VL的废气,计算消耗二甲醚的质量。

 

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    CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)……(Ⅲ)、CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)……(Ⅳ)

    ①已知:原子利用率=×100%,试求反应(Ⅳ)的原子利用率为       

    ②反应(Ⅳ)的△S         0(填“>”、“=”或“<”)。

    ③在压强为5MPa,体积为VL的反应室c中,amol CO与20mol H2在催化剂作用下发生反应(Ⅲ)生成甲醇,CO的转化率与温度的关系如右图。则该反应的△H     0(填“>”、“=”或“<”)。300℃时该反应的平衡常数K=        (用含字母的代数式表示)。

   

(3)我国某科研所提供一种碱性“直接二甲醚燃料电池”。

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    CH3OCH3一12e+16OH=2CO2-3+11H2O。有人提出了一种利用氯碱工业产品治理含二氧化硫(体积分数为x)废气的方法如下:

    ①将含SO2的废气通人电解饱和食盐水所得溶液中,得NaHSO3溶液;

    ②将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸;

    ③将盐酸加入NaHSO3溶液中得SO2气体回收。

    用上述碱性“直接二甲醚燃料电池”电解食盐水来处理标准状况下VL的废气,计算消耗二甲醚的质量。

 

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科目:高中化学 来源:2012届江苏省无锡市高三上学期期末考试化学试卷 题型:填空题

(14分)二甲醚(CH3OCH。)和甲醇(CH3OH)被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效等优良的性能。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:

(1)催化反应室B中CO与H2合成二甲醚的化学方程式为          .
(2)催化反应室A中发生的反应为:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……(I)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)……(Ⅱ)催化反应室C中发生的反应为:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)……(Ⅲ)、CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)……(Ⅳ)
①已知:原子利用率=×100%,试求反应(Ⅳ)的原子利用率为       
②反应(Ⅳ)的△S         0(填“>”、“=”或“<”)。
③在压强为5MPa,体积为VL的反应室c中,amol CO与20mol H2在催化剂作用下发生反应(Ⅲ)生成甲醇,CO的转化率与温度的关系如右图。则该反应的△H     0(填“>”、“=”或“<”)。300℃时该反应的平衡常数K=         (用含字母的代数式表示)。

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①将含SO2的废气通人电解饱和食盐水所得溶液中,得NaHSO3溶液;
②将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸;
③将盐酸加入NaHSO3溶液中得SO2气体回收。
用上述碱性“直接二甲醚燃料电池”电解食盐水来处理标准状况下VL的废气,计算消耗二甲醚的质量。

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