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    二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
    甲醇合成反应：
    （i）CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)               △H1 = -90.1kJ?mol-1
    （ii）CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)     △H2 = -49.0kJ?mol-1
    水煤气变换反应：
    （iii）CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2 (g)      △H3 = -41.1kJ?mol-1
    二甲醚合成反应：
    （iV）2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g)        △H4 = -24.5kJ?mol-1
    回答下列问题：
    （1）Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是                                                     （以化学方程式表示）。
    （2）分析二甲醚合成反应（iV）对于CO转化率的影响                          。
    （3）由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为           。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响                      。
    （4）有研究者在催化剂（含Cu—Zn—Al—O和Al2O3）、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是      。

    （5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度等于甲醇直接燃料电池（5.93kW?h?kg-1）。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为             ，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生     个电子的能量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E =                                                             （列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量，1 kW?h = 3.6×106J）。


    （1）Al2O3(铝土矿) + 2NaOH + 3H2O = 2NaAl(OH)4
    NaAl(OH)4 + CO2 = Al(OH)3↓ + NaHCO3，2Al(OH)3Al2O3+ 3H2O
    （2）消耗甲醇，促进甲醇合成反应（i）平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应（iii）消耗部分CO。
    （3）2CO(g) + 4H2(g) = CH3OCH3 + H2O(g)   △H = -204.7kJ?mol-1 
    该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大。
    （4）反应放热，温度升高，平衡左移。
    （5）CH3OCH3 + 3H2O = 2CO2 + 12H+ + 12e-       12
    =8.39kW·h·kg-1

    解析（1）从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程：铝土矿用氢氧化钠溶液溶解，Al2O3+ 2NaOH + 3H2O = 2NaAl(OH)4，铝元素在溶液中以NaAl(OH)4存在，在溶液中通入二氧化碳气体进行酸化，NaAl(OH)4 + CO2 = Al(OH)3↓ + NaHCO3，过滤得到Al(OH)3沉淀，高温煅烧，2Al(OH)3Al2O3+ 3H2O，得到较高纯度Al2O3。
    （2）根据四个反应方程式可知：二甲醚合成反应（iV）中消耗甲醇，促进甲醇合成反应（i）平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应（iii）消耗部分CO。
    （3）根据题目所给条件和盖斯定律，由H2和CO直接制备二甲醚的热化学方程式为2CO(g) + 4H2(g) = CH3OCH3 + H2O(g)   △H = -204.7kJ?mol-1。该反应为分子数减少的反应，增加压强使平衡右移，CO和H2转化率均增大，CH3OCH3产率增加。增加压强使CO和H2浓度增加，反应速率增大。
    （4）由H2和CO直接制备二甲醚，由于该反应是放热反应，随温度升高，平衡逆向移动，CO转化率随温度升高而降低。
    （5）根据反应产物，二甲醚直接燃料电池的负极反应为CH3OCH3+3H2O-12e-=
    2CO2+12H+，根据方程式可知:一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生12个电子的能量；根据能量密度的计算公式，E = =8.39kW·h·kg-1。
    【考点定位】反应速率、化学平衡、电化学、化学计算

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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正、v逆）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一+16OH一=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： 题型：

    （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一+16OH一=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）。

    （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一+16OH一=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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