Question

二甲醚（DME）被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料”。由合成氣制備二甲醚的主要原理如下：

① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1=－90.7 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=－23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=－41.2kJ·mol-1

回答下列問(wèn)題：

（1）則反應(yīng)3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝ kJ·mol-1。

（2）下列措施中，能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有 。

A．使用過(guò)量的CO B．升高溫度 C．增大壓強(qiáng)

（3）反應(yīng)③能提高CH3OCH3的產(chǎn)率，原因是 。

（4）將合成氣以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反應(yīng)器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H，其CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)變化關(guān)系如圖1所示，下列說(shuō)法正確的是 。

A．△H <0

B．P1<P2<P3

C．若在P3和316℃時(shí)，起始時(shí)n(H2)/n(CO)=3，則達(dá)到平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率小于50％[

（5）采用一種新型的催化劑（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2制備二甲醚。觀察圖2回答問(wèn)題。催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為 時(shí)最有利于二甲醚的合成。

（6）圖3為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖，a電極的電極反應(yīng)式為 。

圖1 圖2 圖3

（7）甲醇液相脫水法制二甲醚的原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，

CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。與合成氣制備二甲醚比較，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度低，轉(zhuǎn)化率高，其缺點(diǎn)是 。

 

Answer 1

（1）-246.1 （2）AC

（3）消耗了反應(yīng)②的H2O(g)有利于反應(yīng)②正向進(jìn)行，同時(shí)生成了H2

（4）A （5）2.0

（6）CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+

（7）H2SO4腐蝕設(shè)備或有硫酸廢液產(chǎn)生

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，通過(guò)①*2+②+③可得反應(yīng)3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝-246.1 kJ·mol-1。（2）根據(jù)改反應(yīng)特點(diǎn)，下列措施中，A．使用過(guò)量的CO，相當(dāng)于增大反應(yīng)物濃度，平衡右移。 B．升高溫度，平衡左移。C．增大壓強(qiáng)，平衡右移。故 能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有AC。（3）反應(yīng)③能提高CH3OCH3的產(chǎn)率，原因是消耗了反應(yīng)②的H2O(g)有利于反應(yīng)②正向進(jìn)行，同時(shí)生成了H2。（4）兩種反應(yīng)物，當(dāng)增加一種物應(yīng)物的量濃度時(shí)必將會(huì)增大另一物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。起始時(shí)n(H2)/n(CO)=3，比原來(lái)投入量比值為2時(shí)，氫氣的濃度增大，故平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率要大于50％。答案選A。（5）觀察圖2可知催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2時(shí)，二甲醚的選擇性最高。（6）從圖3中看出，a電極是氫離子離開(kāi)的一極，應(yīng)該是負(fù)極，失電子，二甲醚要在此極上失去電子變成二氧化碳，根據(jù)電苛守恒，電極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。（7）甲醇液相脫水法制二甲醚的原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。與合成氣制備二甲醚比較，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度低，轉(zhuǎn)化率高，其缺點(diǎn)是H2SO4腐蝕設(shè)備或有硫酸廢液產(chǎn)生。

考點(diǎn)：本題考查蓋斯定律的運(yùn)用，圖像的分析處理，電極反應(yīng)式的書寫和化工原理的分析。