题目

题型：不详难度：来源：

二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备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
回答下列问题：
（1）则反应3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)的△H＝   kJ·mol^-1。
（2）下列措施中，能提高CH₃OCH₃产率的有   。
A．使用过量的CO          B．升高温度             C．增大压强 
（3）反应③能提高CH₃OCH₃的产率，原因是   。
（4）将合成气以n(H₂)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：
4H₂(g)+2CO(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是   。
A．△H <0     
B．P₁<P₂<P₃ 
C．若在P₃和316℃时，起始时n(H₂)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％[
（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H₂制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为   时最有利于二甲醚的合成。
（6）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为   。

图1                       图2                      图3     
（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH₃OH +H₂SO₄→CH₃HSO₄+H₂O，
CH₃ HSO₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是   。

答案

（1）-246.1       （2）AC
（3）消耗了反应②的H₂O_(g)有利于反应②正向进行，同时生成了H₂
（4）A           （5）2.0
（6）CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺
（7）H₂SO₄腐蚀设备或有硫酸废液产生

解析

试题分析：（1）根据盖斯定律，通过①*2+②+③可得反应3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)的△H＝-246.1kJ·mol^-1。（2）根据改反应特点，下列措施中，A．使用过量的CO，相当于增大反应物浓度，平衡右移。 B．升高温度，平衡左移。C．增大压强，平衡右移。故 能提高CH₃OCH₃产率的有AC。（3）反应③能提高CH₃OCH₃的产率，原因是消耗了反应②的H₂O_(g)有利于反应②正向进行，同时生成了H₂。（4）两种反应物，当增加一种物应物的量浓度时必将会增大另一物质的转化率。起始时n(H₂)/n(CO)=3，比原来投入量比值为2时，氢气的浓度增大，故平衡时CO转化率要大于50％。答案选A。（5）观察图2可知催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2时，二甲醚的选择性最高。（6）从图3中看出，a电极是氢离子离开的一极，应该是负极，失电子，二甲醚要在此极上失去电子变成二氧化碳，根据电苛守恒，电极反应式为CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺。（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH₃OH +H₂SO₄→CH₃HSO₄+H₂O，CH₃ HSO₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是H₂SO₄腐蚀设备或有硫酸废液产生。