Question

9．二甲醚（CH₃OCH₃）是一種重要的精細化工產品，被認為是二十一世紀最有潛力的燃料，已知：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol．工業(yè)上制備二甲醚的主要方法經歷了三個階段：
①甲醇液體在濃硫酸作用下或甲醇氣體在催化作用下直接脫水制二甲醚：2CH₃OH?CH₃OCH₃+H₂O
②合成氣CO與H₂直合成二甲醚：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ/mol
③天然氣與水蒸氣反應制備二甲醚．以CH₄和H₂0為原料制備二甲醚和甲醇工業(yè)流程如下：

（1）寫出CO（g）、H₂（g）、O₂（g）反應生成CO₂（g）和H₂O（1）的熱化學方程式CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）△H=-567.3kJ/mol（計算結果保留一位小數(shù)）．
（2）在反應室2中，一定條件下發(fā)生反應3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）在密閉容器中達到平衡后，要提高CO的轉化率，可以采取的措施是AD（填序號）．
A．低溫高壓　　　　B．加催化劑　　　　C．增加CO濃度　　　　D．分離出二甲醚
（3）在反應室3中，在一定溫度和壓強條件下發(fā)生了反應：3H₂（g）+CO₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0，反應達到平衡時，改變溫度（T）和壓強（P），反應混合物中CH₃OH的物質的量分數(shù)變化情況如圖1所示，關于溫度（T）和壓強（P）的關系判斷正確的是CD（填序號）．
A．P₃＞P₂　 T₃＞T₂　　　B．P₂＞P₄　　　 T₄＞T₂ C．P₁＞P₃　　T₁＞T₃　　D．P₁＞P₄　　T₂＞T₃
（4）如圖為綠色電源“二甲醚-氧氣燃料電池”的工作原理示意圖2．則X電極的反應式為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律已知①CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol；
②3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ/mol，反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）可以是$\frac{1}{3}$（①+②）得到，來計算并書寫即可；
（2）A．低溫高壓均能使得化學平衡正向移動，可以提高CO的轉化率；
B．加催化劑，不會改變轉化率；
C．增加CO濃度，會使其轉化率減��；
D．分離出二甲醚，能使得化學平衡正向移動，可以提高CO的轉化率；
（3）對于反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，壓強越大，甲醇的物質的量分數(shù)則越大，溫度越高，甲醇的物質的量分數(shù)越小，由此分析解題；
（4）根據(jù)燃料電池的工作原理以及電極反應式的書寫方法來回答判斷．

解答 解：（1）已知①CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol；
②3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ/mol，
反應CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）可以是$\frac{1}{3}$（①+②）得到，所以△H=-567.3kJ/mol，
故答案為：CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）△H=-567.3kJ/mol；
（2）A．低溫高壓均能使得化學平衡正向移動，可以提高CO的轉化率，故A正確；
B．加催化劑，不會改變轉化率，故B錯誤；
C．增加CO濃度，會使其轉化率減小，故C錯誤；
D．分離出二甲醚，能使得化學平衡正向移動，可以提高CO的轉化率，故D正確；
故選AD；
（3）對于反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，壓強越大，甲醇的物質的量分數(shù)則越大，溫度越高，甲醇的物質的量分數(shù)越小，所以P₁＞P₃、T₁＞T₃，P₁＞P₄、T₂＞T₃，故答案為：CD；
（4）燃料電池中，通入燃料二甲醚的電極X是負極，該極上發(fā)生失電子的氧化反應，即CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

點評 本題考查了運用蓋斯定律計算焓變、熱化學方程式的書寫、影響化學平衡的因素、燃料電池等重要考點，涉及的知識點較多，綜合性較強，難度較大．