Question

【题目】二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型能源，它清洁、高效、具有优良的环保性能。

I．Ⅰ．工业制备二甲醚的生产流程如下：

催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃）发生如下反应：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=-90.7kJ/mol ①

2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=-23.5kJ/mol ②

CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ/mol ③

（1）甲烷氧化可制得合成气，反应如下：CH4(g)+O2CO(g)+2H2(g) △H=-35.6kJ/mol。该反应是_______反应（填“自发”或“非自发”）

（2）催化反应室中总反应3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=______，830℃时反应③的K=1.0，则在催化反应室中反应③的K______1.0（填“＞”、“＜”或“=”）。

（3）上述反应中，可以循环使用的物质有________。

II．如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。b 电极是______极。

Answer 1

【答案】I.（1）自发；（2）-246.1kJ/mol；>；（3）CO、H2、甲醇和水；II.正。

【解析】

试题分析：I.（1）甲烷氧化可制得合成气是反应是体系混乱程度增大的放热反应，根据体系的自由能△G=△H-t·△S<0，反应可自发进行；

（2）催化反应室中进行下列反应．

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

依据盖斯定律①×2+②+③得到：3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H= -246.1kJ/mol；

830℃时反应③的K=1.0，则在催化反应室中，压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃，温度降低。根据平衡移动原理：降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。由于该反应的正反应是放热反应，所以降低温度，化学平衡正向进行，使反应③的K增大，K>1；

（3）依据催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃）进行下列反应可知CO、甲醇和水，是中间产物，H2也可以部分循环，故上述反应中，可以循环使用的物质有CO、H2、甲醇和水；II．反应本质是二甲醚的氧化，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，所以由图可知，a极为负极，二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子，b为正极，氧气得到电子发生还原反应。