Question

二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”．由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁=-90.7kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.2kJ?mol^-1
回答下列问题：

（1）则反应3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=

 

kJ?mol^-1．
（2）下列措施中，能提高CH₃OCH₃产率的有

 

．
A．使用过量的CO          B．升高温度             C．增大压强
（3）反应③能提高CH₃OCH₃的产率，原因是

 

．
（4）将合成气以

n(H2)

n(CO)

=2通入1L的反应器中，一定条件下发生反应：
4H₂（g）+2CO（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是

 

．
A．△H＜0
B．P₁＜P₂＜P₃
C．若在P₃和316℃时，起始时

n(H2)

n(CO)

=3，则达到平衡时，CO转化率小于50%
（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H₂制备二甲醚．观察图2回答问题．催化剂中

n(Mn)

n(Cu)

约为

 

时最有利于二甲醚的合成．
（6）图3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

 

．
（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH₃OH+H₂SO₄→CH₃HSO₄+H₂O，CH₃HSO₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄．与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是

 

．

Answer 1

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
（2）提高CH₃OCH₃产率，则平衡正向移动，根据影响平衡的因素分析；
（3）根据提高CH₃OCH₃产率，则平衡正向移动，根据反应③对反应②的影响分析；
（4）A．根据温度对CO的转化率的影响分析；
B．该反应正方向为体积减小的方向，根据压强对CO转化率的影响分析；
C．若在P₃和316℃时，起始时

n(H2)

n(CO)

=3，则增大了氢气的量；
（5）根据图中生成二甲醚的最大值分析；
（6）酸性条件下，二甲醚失电子生成二氧化碳；
（7）根据硫酸的性质分析．

解答：解：（1）已知①CO（ g）+2H₂（g）?CH₃OH（ g）△H₁=-90.7kJ?mol^-1，
②2CH₃0H（g）?CH₃0CH₃（g）+H₂0（g）△H₂=-23.5kJ?mol^-1，
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.2kJ?mol^-1，
根据盖斯定律，①×2+②+③得3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.1kJ?mol^-1，
故答案为：-246.1；
（2）A．增大反应物的浓度平衡正移，所以使用过量的CO，能提高CH₃OCH₃产率，故A正确；
B．该反应为放热反应，升高温度平衡逆移，则CH₃OCH₃产率会降低，故B错误；
C．该反应正方向为体积减小的方向，所以增大压强平衡正移，能提高CH₃OCH₃产率，故C正确；
故答案为：AC；
（3）已知反应③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），能消耗水，使反应②中生成为水的量减少，平衡正向移动，所以CH₃OCH₃的量增加；
故答案为：消耗了反应②的H₂O（g）有利于反应②正向进行，同时生成了H₂；
（4）A．由图可知随温度升高，CO的转化率降低，说明升高温度平衡逆移，则正方向为放热反应，故△H＜0，故A正确；
B．该反应正方向为体积减小的方向，增大压强CO的转化率增大，所以P₁＞P₂＞P₃，故B错误；
C．若在P₃和316℃时，起始时

n(H2)

n(CO)

=3，则增大了氢气的量，增大氢气的浓度，平衡正移，CO的转化率增大，所以CO转化率大于50%，故C错误；
故答案为：A；
（5）由图可知当催化剂中

n(Mn)

n(Cu)

约为2时，CO的转化率最大，生成二甲醚的最多；
故答案为：2；
（6）酸性条件下，二甲醚在负极失电子生成二氧化碳，其电极反应式为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺；
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺；
（7）该反应有硫酸参加，因为硫酸是强酸，具有较强的腐蚀性，能腐蚀设备；
故答案为：H₂SO₄腐蚀设备或有硫酸废液产生．

点评：本题考考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，影响平衡的因素分析判断，原电池原理的分析应用，题目涉及的知识点较多，综合性较强，题目难中等．