Question

DME（二甲醚、CH₃OCH₃）是一種重要的清潔能源，可作為柴油的理想替代燃料和民用燃料，被譽為“二十一世紀的新能源”。另外，二甲醚還被廣泛用作致冷劑、氣霧劑以及有機化工中間體。

（1）工業上一步法制二甲醚的生產流程如下：

工業制備二甲醚（CH₃OCH₃）在催化反應室中（壓強2.0-10.0Mpa，溫度230-280⁰C）進行下列反應：

  Ⅰ.CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）  △H =—90.7kJ·mol^—1

  Ⅱ.2CH₃OH（g） CH₃OCH₃（g）+H₂O（g） △H =—23.5kJ·mol^—1

Ⅲ.CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g） △H  = —41.2kJ·mol^—1

①反應器中總反應式可表示為：3CO（g）+3H₂（g） CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），則該反應的△H=                  

②下列有關反應Ⅲ的說法正確的是          

A．在體積可變的密閉容器中，在反應Ⅲ達到平衡后，若加壓，則平衡不移動、混合氣體平均相對分子質量不變、混合氣體密度不變。

B．某溫度下，若向已達到平衡的的反應Ⅲ中加入等物質的量的CO和H₂O，則平衡右移、平衡常數變大

C. 若830℃時反應③的K=1，則在催化反應室中反應Ⅲ的K＞1.0

 （2）CO₂是大氣中含量最高的一種溫室氣體，控制和治理CO₂是解決溫室效應的有效途徑。目前，由CO₂來合成二甲醚已取得了較大的進展，其化學反應是：2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g） △H＞0。判斷該反應在一定條件下，體積恒定的密閉容器中是否達到化學平衡狀態的依據是      。A．容器中密度不變         B．單位時間內消耗2molCO₂，同時消耗1mol二甲醚

C．v(CO₂)︰v(H₂)=1︰3     D．容器內壓強保持不變

(3)  二甲醚也可以通過CH₃OH分子間脫水制得

在，恒容密閉容器中建立上述平衡，體系中各組分濃度隨時間變化如圖所示。

①該條件下反應平衡常數表達式K=______根據圖中數據計算時該反應的平衡常數為               

②相同條件下，若改變起始濃度，某時刻各組分濃度依次為：

、此時正、逆反應速率的大小：_______(填“>”、“<”、或“=”)。

（4）下圖為二甲醚燃料電池的工作原理示意圖。

請回答下列問題：

①A電極是     極。

②B電極上發生的電極反應式是               。

 

Answer 1

（1）-246.1kJ·mol^—1（2分，未寫單位扣1分）； C （2分）

（2）B、D（2分，錯選1個扣1分）

      (3) ①表達式略（2分）   5 （2分）    ②＞（2分）  

 （4）①正（2分），②CH₃OCH₃+3H₂O-12e^—=2CO₂+12H⁺（2分，二甲醚寫分子式不扣分）

解析:

Ⅰ.CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）  △H1 = —90.7kJ·mol^—1

  Ⅱ.2CH₃OH（g） CH₃OCH₃（g）+H₂O（g） △H2 = —23.5kJ·mol^—1

Ⅲ.CO（g）+H₂O（g） CO₂（g）+H₂（g） △H3 = —41.2kJ·mol^—1

△H =2△H1+ △H2+△H3=-246.1kJ·mol^—1

②下列有關反應Ⅲ的說法正確的是    B、D      

在體積可變的密閉容器中，在反應Ⅲ達到平衡后，若加壓，則平衡不移動、m、n不變V可變，混合氣體平均相對分子質量M=m／n不變、密度改變，A錯誤。某溫度下，若向已達到平衡的的反應Ⅲ中加入等物質的量的CO和H₂O，則平衡右移、平衡常數變大。若830℃時反應③的K=1，