Question

甲醇（CH₃OH）和二甲醚（CH₃OCH₃）被称为21世纪的新型燃料，具有广泛的开发和应用前景．以CH₄和H₂O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：

请填空：
（1）工业上一般采用下列两种反应成甲醇：
反应Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁
反应Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
上述反应符合“原子经济”原则的是

Ⅰ

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）．
（2）在一定条件下，已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气体CO₂，其化学方程式为

3CO+3H₂?CH₃OCH₃+CO₂

．
（3）若利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
则反应：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）△H=

-246.4

 kJ/mol．
（4）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图1所示的电池装置．则该电池正极的电极反应为：

O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-

．

（5）甲醇质子交换膜燃料电池（如图2所示）是以酸性溶液为电解质溶液，甲醇从一个电极通入，O₂从另一电极通入，中间为质子交换膜，通入甲醇的一极电极反应式为：

CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂

．

Answer 1

分析：（1））“原子经济”原则是指原子利用率高的原则；
（2）依据流程分析判断是一氧化碳和氢气反应生成二甲醚和二氧化碳；
（3）依据热化学方程式 和盖斯定律计算得到；
（4）燃料电池的正极反应是氧气得电子的过程，总反应是燃料的燃烧反应；
（5）酸性电解质溶液中甲醇在负极失电子发生氧化反应生成二氧化碳．

解答：解：（1）化合反应的原子利用率最高，为100%，故答案为：Ⅰ；
（2）已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气体CO₂，其化学方程式为3CO+3H₂?CH₃OCH₃+CO₂，故答案为：3CO+3H₂?CH₃OCH₃+CO₂；
（3）①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol^-1
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ?mol^-1
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.3kJ?mol^-1
依据盖斯定律②+③+①×2得到3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）△H=-246.4KJ/mol；
则反应热化学方程式为：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）△H=-246.4KJ/mol
故答案为：-246.4；
（4）甲醇燃烧的反应原理是：正极反应一定是氧气得电子的过程，在碱性环境下，得到氢氧根离子，即O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（5）以酸性溶液为电解质溶液，甲醇从一个电极通入，O₂从另一电极通入，中间为质子交换膜，通入甲醇的一极电极反应式为CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂，
故答案为：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂．

点评：本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用，原电池原理应用，电极反应书写方法，题目难度中等．