Question

9．二甲醚（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．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CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）△H=-567.3kJ/mol（計(jì)算結(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(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)混合物中CH₃OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如圖1所示，關(guān)于溫度（T）和壓強(qiáng)（P）的關(guān)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(yīng)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(yīng)CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）可以是$\frac{1}{3}$（①+②）得到，來計(jì)算并書寫即可；
（2）A．低溫高壓均能使得化學(xué)平衡正向移動(dòng)，可以提高CO的轉(zhuǎn)化率；
B．加催化劑，不會改變轉(zhuǎn)化率；
C．增加CO濃度，會使其轉(zhuǎn)化率減�。�
D．分離出二甲醚，能使得化學(xué)平衡正向移動(dòng)，可以提高CO的轉(zhuǎn)化率；
（3）對于反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，壓強(qiáng)越大，甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)則越大，溫度越高，甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?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(yīng)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(yīng)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(xué)平衡正向移動(dòng)，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(cuò)誤；
C．增加CO濃度，會使其轉(zhuǎn)化率減小，故C錯(cuò)誤；
D．分離出二甲醚，能使得化學(xué)平衡正向移動(dòng)，可以提高CO的轉(zhuǎn)化率，故D正確；
故選AD；
（3）對于反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，壓強(qiáng)越大，甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)則越大，溫度越高，甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?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(fù)極，該極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

點(diǎn)評 本題考查了運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算焓變、熱化學(xué)方程式的書寫、影響化學(xué)平衡的因素、燃料電池等重要考點(diǎn)，涉及的知識點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，難度較大．