Question

【题目】天然气、煤炭气（CO、H2）的研究在世界上相当普遍。其中天然气和二氧化碳可合成二甲醚，二甲醚与水蒸气制氢气作为燃料电池的氢能源，比其他制氢技术更有优势．主要反应为：

①CH3OCH3（g）+H2O（g）2CH3OH（g）；△H=37kJmol-1

②CH3OH（g）+H2O（g）3H2（g）+CO2（g）；△H=49kJmol-1

③CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）；△H=41.3kJmol-1

其中反应③是主要的副反应，产生的CO对燃料电池Pt电极有不利影响．

请回答下列问题：

（1）二甲醚可以通过天然气和CO2合成制得，该反应的化学方程式为______________．

（2）CH3OCH3（g）与水蒸气制氢气的热化学方程式为______________．

（3）下列采取的措施和解释正确的是______________（填字母）．

A．反应过程在低温进行，可减少CO的产生

B．增加进水量，有利于二甲醚的转化，并减少CO的产生

C．选择在高温具有较高活性的催化剂，有助于提高反应②CH3OH的转化率

D．体系压强升高，虽然对制取氢气不利，但能减少CO的产生

（4）煤炭气在一定条件下可合成燃料电池的另一种重要原料甲醇，反应的化学方程式为CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）；△H＜0．现将10molCO与20molH2置于密闭容器中，在催化剂作用下发生反应生成甲醇，CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．

①自反应开始到达平衡状态所需的时间tA________tB（填“大于”“小于”或“等于”）．

②A、C两点的平衡常数KA____KC（填“大于”“小于”或“等于”）．

Answer 1

【答案】 3CH4+CO2→2CH3OCH3 CH3OCH3（g）+3H2O(g) 6H2(g)+2CO2(g)　ΔH=+135kJ·mol-1 ABD 大于 大于

【解析】（1）二甲醚可以通过天然气和CO2合成制得，反应的化学方程式为：3CH4+CO2-→2CH3OCH3，故答案为：3CH4+CO2-→2CH3OCH3；

（2）①CH3OCH3（g）+H2O（g）2CH3OH（g）△H=37kJmol-1；
②CH3OH（g）+H2O（g）3H2（g）+CO2（g）△H=49kJmol-1；
③CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）△H=41.3kJmol-1；
依据盖斯定律①+②×2得到，CH3OCH3（g）与水蒸气制氢气的热化学方程式为：CH3OCH3（g）+3H2O（g）6H2（g）+2CO2（g）△H=135 kJmol-1；故答案为：CH3OCH3（g）+3H2O（g）6H2（g）+2CO2（g）△H=135 kJmol-1；

（3）A．反应①②③是吸热反应，反应过程在低温进行，化学平衡逆向进行，一氧化碳减少，可减少CO的产生，故A正确；

B．增加进水量，对反应①起到促进作用，对③起到抑制作用，所以有利于二甲醚的转化，并减少CO的产生，故B正确；

C．选择在高温具有较高活性的催化剂，加快反应速率，但不能改变化学平衡，不能提高反应②CH3OH的转化率，故C错误；

D．体系压强升高，对反应②反应逆向进行，对制取氢气不利，二氧化碳和氢气量减小，对反应③逆向进行，能减少CO的产生，故D正确；故答案为：ABD；

（4）反应开始至平衡，依据图象分析可知一氧化碳转化率在B点转化率大于A点的转化率，反应速率快，需要时间短，所以tA＞tB；AC点转化率相同，但C点温度高于A点，化学平衡是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，C点的平衡常数小于A点；即KA＞KC，故答案为：大于；大于。