Question

（14分）二甲醚（CH3OCH3）是一種清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能的可燃物，被稱為21世紀(jì)的新型能源。工業(yè)制備二甲醚的生產(chǎn)流程如下：

催化反應(yīng)室中（壓力2.0~10.0MPa，溫度300℃）進(jìn)行下列反應(yīng)：

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

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2 = - 23.5 kJ·mol－1

③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3 = - 41.2 kJ·mol－1

（1）催化反應(yīng)室中的總反應(yīng)：3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)。

該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H =_________。催化反應(yīng)室中采用300℃的反應(yīng)溫度，理由是。

（2）已知：反應(yīng)①在300℃時的化學(xué)平衡常數(shù)為0.27。該溫度下將2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容積為2 L的密閉容器中，此時反應(yīng)將 （填“正向進(jìn)行”、“逆向進(jìn)行”或“處于平衡狀態(tài)”）。

（3）上述流程中二甲醚精制的實驗操作名稱為。

（4）右圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。

該電池工作時，H+向極移動（填“正”或“負(fù)”）；a電極的電極反應(yīng)式為。

 

Answer 1

（1）-246.1KJ/mol，提高化學(xué)反應(yīng)速率；（2）逆向進(jìn)行；

（3）蒸餾；（4）正，CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+

【解析】

試題分析：（1）①×2＋②＋③，整理可得3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=2△H 1＋△H2 ＋△H3 =-246.1KJ/mol；由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以若要采用很高的溫度，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 降低，之所以在催化反應(yīng)室中采用300℃的反應(yīng)溫度，是為了提高化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所需要的時間；（2）各種物質(zhì)的濃度分別是：c(CO)=1mol/L； c(H2)=1.5mol/L; c(CH3OH)=1mol/L.由于Q=,所以此時反應(yīng)將逆向進(jìn)行；（3）在上述反應(yīng)過程中制取的物質(zhì)中除了含有二甲醚外，還含有甲醇、CO、CO2、水蒸氣，所以制取流程中二甲醚精制的實驗操作名稱為蒸餾；（4）在綠色電源“二甲醚燃料電池”工作時，H+向負(fù)電荷較多的正極極移動；負(fù)極a電極的電極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+。

考點：考查蓋斯定律的應(yīng)用、反應(yīng)熱效應(yīng)的判斷、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向的判斷、混合物的分離方法、燃料電池 的電極反應(yīng)式的書寫的知識。