Question

二甲醚（CH3OCH3）是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最有潛力的燃料[ 已知：CH3OCH3(g)+3O2(g)＝2CO2(g)+3H2O（1）? △H＝－1455kJ/mol ]。同時(shí)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(gè)階段：

①甲醇液體在濃硫酸作用下或甲醇?xì)怏w在催化作用下直接脫水制二甲醚； 2CH3OH CH3OCH3＋H2O

②合成氣CO與H2直接合成二甲醚： 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H2O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（結(jié)果保留一位小數(shù)）????????????????????????????????????????????????

（2）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(dá)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

（3）在反應(yīng)室3中，在一定溫度和壓強(qiáng)條件下發(fā)生了反應(yīng)：3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O (g)? △H＜0反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，改變溫度（T）和壓強(qiáng)（P），反應(yīng)混合物CH3OH“物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)”變化情況如圖所示，關(guān)于溫度（T）和壓強(qiáng)（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

（4）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(dá)式：??????????????????????????

如果溫度降低，該反應(yīng)的平衡常數(shù)????????????? （填“不變”、“變大”、“變小”）

（5）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：________________

（6）下列判斷中正確的是_______

A．向燒杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，有藍(lán)色沉淀生成

B．燒杯b中發(fā)生反應(yīng)為2Zn-4eˉ ＝2Zn2+

C．電子從Zn極流出，流入Fe極，經(jīng)鹽橋回到Zn極

D．燒杯a中發(fā)生反應(yīng)O2 + 4H+ + 4eˉ ＝ 2H2O，溶液pH降低

 

Answer 1

【答案】

（1）CO(g)＋H2(g)＋O2(g) CO2(g)＋H2O(l)? △H＝—567.3kJ/mol

（2）AD? （3）C D?? （4）k＝，變小

（5）CH3OCH3－12e－+16OH－＝2CO32－+11 H2O（6）B

【解析】

試題分析：（1）將CH3OCH3(g)+3O2(g)＝2CO2(g)+3H2O（1） △H＝－1455kJ/mol 和3H2(g)＋3CO(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)?? △H＝－247kJ/mol相加，整理可得：CO(g)＋H2(g)＋O2(g) CO2(g)＋H2O(l)? △H＝—567.3kJ/mol。（2）由于反應(yīng)3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g) △H＝－247kJ/mol的正反應(yīng)是個(gè)氣體體積減小的放熱反應(yīng)，所以達(dá)到平衡后，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，即是平衡正向移動(dòng)，應(yīng)該低溫高壓或分離出二甲醚。加入加催化劑只能縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間，但平衡不發(fā)生移動(dòng)。若??? 增加CO濃度，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化量增加，但加入量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平衡轉(zhuǎn)化消耗量，所以CO的轉(zhuǎn)化率反而降低。選項(xiàng)為AD。（3）反應(yīng)3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O (g)? △H＜0達(dá)到平衡后，若增大壓強(qiáng)或降低溫度，平衡正向移動(dòng)，CH3OH的含量增加；若降低壓強(qiáng)或升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，CH3OH的含量減少。則A.P2>P3，T2>T3.錯(cuò)誤。B．P2＞P4?? T2＞T4.錯(cuò)誤。C．P1＞P3 ，， T1＞T3 正確。D．P1＞P4 ，T2＞T3。正確。（4）反CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)? △H＞0的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為k＝如果溫度降低，根據(jù)平衡移動(dòng)原理�；瘜W(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向(即向逆反應(yīng)方向)移動(dòng)，所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小。（5）在燃料電池“二甲醚燃料電池”中，通入燃料的電極a電極為負(fù)極，電極的反應(yīng)式為CH3OCH3－12e－+16OH－＝2CO32－+11 H2O。（6）A.由于活動(dòng)性Zn>Fe,所以是Zn失去電子，作負(fù)極。Fe作正極。因?yàn)?/span>Fe未發(fā)生氧化反應(yīng)，所以向燒杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，不會(huì)有藍(lán)色沉淀生成。A錯(cuò)誤，B正確。C. 電子從Zn極流出，流入Fe極，在溶液中陽離子從負(fù)極向正極移動(dòng)，陰離子從正極相負(fù)極移動(dòng)，從而形成閉合回路。錯(cuò)誤.D．NaCl溶液呈中性，所以在燒杯a中發(fā)生反應(yīng)O2 + 2H2O + 4eˉ ＝4OH-，溶液pH升高。錯(cuò)誤。

考點(diǎn)：考查熱化學(xué)方程式的書寫、外界條件對化學(xué)平衡的影響、化學(xué)平衡常數(shù)的含義及應(yīng)用、原電池工作原理及正誤判斷的知識(shí)。