Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是一種重要的精細化工產(chǎn)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）．同時它也可以作為制冷劑而替代氟氯代烴．工業(yè)上制備二甲醚的主要方法經(jīng)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

催化劑

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(yīng)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(yīng)生成CO₂（g）和H₂O（1）的熱化學(xué)方程式______．
（2）①方法中用甲醇液體與濃硫酸作用直接脫水制二甲醚，盡管產(chǎn)率高，但是逐步被淘汰的主要原因是______．
（3）在反應(yīng)室2中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)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(zhuǎn)化率，可以采取的措施是______．
A．低溫高壓B．加催化劑C．增加CO濃度D．分離出二甲醚
（4）在反應(yīng)室3中，在一定溫度和壓強條件下發(fā)生了反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，
反應(yīng)達到平衡時，改變溫度（T）和壓強（P），反應(yīng)混合物CH₃OH“物質(zhì)的量分數(shù)”變化情況如圖所示，關(guān)于溫度（T）和壓強（P）的關(guān)系判斷正確的是______．（填序號）．
A．P₃＞P₂ T₃＞T₂ B．P₂＞P₄ T₄＞T₂
C．P₁＞P₃ T₁＞T₃ D．P₁＞P₄ T₂＞T₃
（5）反應(yīng)室1中發(fā)生反應(yīng)：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H＞0寫出平衡常數(shù)的表達式：______．如果溫度降低，該反應(yīng)的平衡常數(shù)______．（填“不變”、“變大”、“變小”）
（6）如圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖．則a電極的反應(yīng)式為：______．

Answer 1

（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(yīng)CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）可以是

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）濃硫酸具有強的腐蝕性，對設(shè)備腐蝕嚴重，且會伴隨反應(yīng)產(chǎn)物二氧化硫的產(chǎn)生，環(huán)境污染嚴重，并且操作條件惡劣，故答案為：濃硫酸對設(shè)備腐蝕嚴重，環(huán)境污染嚴重，操作條件惡劣；
（3）A．低溫高壓均能使得化學(xué)平衡正向移動，可以提高CO的轉(zhuǎn)化率，故A正確；
B．加催化劑，不會改變轉(zhuǎn)化率，故B錯誤；
C．增加CO濃度，會使其轉(zhuǎn)化率減小，故C錯誤；
D．分離出二甲醚，能使得化學(xué)平衡正向移動，可以提高CO的轉(zhuǎn)化率，故D正確；
故選AD．
（4）對于反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，壓強越大，甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)則越大，溫度越高，甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)越小，所以P₁＞P₃、T₁＞T₃，P₁＞P₄、T₂＞T₃，故答案為：CD；
（5）反應(yīng)CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H＞0的平衡常數(shù)的表達式K=

c(CO)?c3(H2)

c(CH4)?c(H2O)

，該反應(yīng)是吸熱的，所以如果溫度降低，化學(xué)平衡常數(shù)減小，故答案為：變�。�
（6）燃料電池中，通入燃料二甲醚的電極a是負極，該極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即（CH₂）₂O-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O，
故答案為：（CH₂）₂O-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O．