Question

（07年四川卷）二甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀的新型燃料，它清潔、高效、具有優良的環保性能。四川是利用天然氣生產二甲醚的重要基地之一。

請填寫下列空白：

（l）與二甲醚相對分子質量相等且元素種類相同的有機物的結構簡式是：________________________________________________。

( 2 ）二甲醚可由合成氣（CO+H2）在一定條件下制得。用合成氣制二甲醚時，還產生了一種可參與大氣循環的無機化合物，該反應的化學方程式可能是：________________________________________________。

( 3 ）以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成然料電池。該電池中負極上的電極反應式是______________________________________。  

( 4 ）制備二甲醚的合成氣可由甲烷與水燕氣或二氧化碳經高溫催化反應制得。合成氣除制二甲醚外，還可用于冶煉金屬，用它冶煉鐵的生產過程可示意如下：

① 在催化反應室中進行的反應均為可逆反應．增大體系的壓強對甲烷轉化率的影響是 ___________________________（填“增大”、“減小”或“不變”）。
    ② 在上述煉鐵過程的某時間段內，若有x m3（標準狀況）的甲烷進入燃燒室中充分燃燒，還原反應室有5 y kg（×103mol）鐵生成，假設燃燒室與還原反應室產生的高溫尾氣全部進人催化反應室，則這些高溫尾氣在理論上可產生合成氣_______________m3（標準狀況）。

Answer 1

答案：（1）CH3CH2OH、HCOOH

（2）3CO+3H2＝CH3OCH3 +CO2 或2CO+4H2＝CH3OCH3+H2O

（3）CH3OCH3+16OH―－12e－＝2CO32－+11H2O

（4）①減小

     ②12(x + y)

解析：（1）二甲醚（CH3OCH3）的相對分子質量為46，它與飽和一元醇乙醇互為同分異構體，另飽和一元醇與少一個碳原子的飽和一元羧酸的相對分子質量相等，所以他們的相對分子質量與甲酸（HCOOH）的相等。

（2）用合成氣（CO+H2）合成二甲醚時生成的另一種無機產物可以用元素守恒法進行推斷，若利用氫元素守恒則為3CO+3H2＝CH3OCH3 +CO2，若利用碳元素守恒則為2CO+4H2＝CH3OCH3+H2O 。

（3）構成燃料電池的反應原理就是將燃料燃燒所釋放的能量轉化為電能，其電池的總反應方程式與燃燒方程式相似。因此將二甲醚、空氣、KOH溶液構成燃料電池，二甲醚時電子在負極發生氧化反應，空氣中的氧氣在正極得電子發生還原反應，KOH溶液做電解質溶液。因此正極反應式為O2＋4e－＋2H2O4OH－；根據二甲醚中C元素的化合價為-2價，根據燃料燃燒應生成CO2，同時考慮電解質溶液為KOH溶液，因此負極上二甲醚失去電子應生成CO32－，所以有CH3OCH3＋OH－12e－＋CO32－＋H2O，然后利用電荷守恒和元素守恒配平為CH3OCH3＋16OH－12e－＋2CO32－＋11H2O。

（4）根據題目給出的流程圖可知，在催化反應室中發生的反應為CH4＋H2O(g)CO＋3H2……①、CH4＋CO22CO＋2H2……②；在燃燒室中發生的反應為CH4＋2O2CO2＋2H2O(g)……③；在還原反應室中發生的反應為3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2……④、3H2＋Fe2O32Fe＋3H2O(g)……⑤。

根據催化反應室中發生地反應①、②可知這兩個反應均為氣體體積增大的可逆反應，因此增大體系壓強，兩個化學平衡均向右移動，使CH4的轉化率降低。

根據反應③可知x m3（標準狀況）的甲烷燃燒后生成CO2的體積為x m3，H2O(g)的體積為2x m3，總體積為3x m3；根據反應④和⑤可知生成鐵的物質的量和產生的CO2和H2O(g)的物質的量之比均為23，所以當有5 y kg（×103mol）鐵生成時生成的CO2和H2O(g)的物質的量總和為×103mol，即在標準狀況時的總體積為3y×103L=3ym3，所以從還原反應室中出來的氣體的總體積為（3x +3y）m3。又根據催化反應室中發生的反應①和②知，消耗CO2和H2O(g)的體積與生成的合成氣（CO和H2）的體積比均為14，所以反應后生成的合成氣的總體積為（3x +3y）m3×4=12(x + y)m3。

高考考點：有機物分子式的確定、電化學中的原電池、化學計算、化學平衡等知識。

易錯提醒：對于第（1）題因粗心或不知道飽和一元醇與飽和一元羧酸的相對分子質量相等的條件而漏填HCOOH；對于第（3）題忽略電解質溶液為KOH溶液顯堿性而將電極反應中的CO32－寫成CO2；對于第（4）題因不能將各反應室中的化學方程式正確的寫出或不能理清各反應之間量的關系而將計算結果求錯。

備考提示：在電化學中書寫電極反應式時，尤其是原電池的電極反應式必須注意電解質溶液的參與情況，例如各種燃料電池的電極反應式的書寫。關于化學方程式的計算，因涉及的方程式比較多，因此在解答時必須分析各個方程式的量的關系，通過關系式法或元素守恒法進行解答。在備考復習針對電化學除掌握必要的基礎知識外，應強化訓練；針對化學計算則應加大力度強化訓練，使學生形成良好的計算格式并培養學生各種計算能力。