Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H₂、CO、和少量CO₂）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应（均为可逆反应）：

①CO(g)+ 2H₂(g) = CH₃OH(g)                                  △H₁=—90．1 kJ·mol^-1

②CO₂(g)+ 3H₂(g) = CH₃OH(g)+H₂O(g)                       △H₂=—49．0 kJ·mol^-1

水煤气变换反应 ③CO(g) + H₂O (g)=CO₂(g)+H₂(g)             △H₃=—41．1 kJ·mol^-1

二甲醚合成反应 ④2CH₃OH(g)=CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)         △H₄=—24．5 kJ·mol^-1

（1）由H₂和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为                             。

（2）一定温度下，在恒容密闭容器中进行反应①，下列描述能说明反应到达平衡状态的是              。

a.容器中气体平均相对分子质量保持不变

b.容器中气体密度保持不变 

c.CH₃OH(g)浓度保持不变

d.CH₃OH(g)的消耗速率等于H₂ (g)的消耗速率

（3）一定温度下，将8mol CH₃OH(g)充入5L密闭容器中进行反应④，一段时间后到达平衡状态，反应过程中共放出49kJ热量，则CH₃OH(g)的平衡转化率为        ，该温度下，平衡常数K=              ；该温度下，向容器中再充入2mol CH₃OH(g)，对再次达到的平衡状态的判断正确的是              。

a.CH₃OH(g)的平衡转化率减小

b.CH₃OCH₃ (g)的体积分数增大

c.H₂O(g)浓度为0．5mol·L^-1

d.容器中的压强变为原来的1．25倍

（4）二甲醚—氧气燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇燃料电池，若电解质为酸性，二甲醚—氧气燃料电池的负极反应为                              ；消耗2．8L(标准状况)氧气时，理论上流经外电路的电子        mol

Answer

（1）    2CO(g)+4H2（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g）△=－204．7 kJ/mol,

        （2）   ac    （3）  50%   0．25  cd  （4） CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+,  0．5

【解析】

试题分析：由已知的方程式①×2+④得2CO(g)+4H2（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g）△=－204．7 kJ/mol,

（2）由反应①可知ac说明反应达平衡状态。

（3）根据反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)       △H4=—24．5 kJ·mol-1 当放热为49k J时消耗甲醇

4mol          4mol       2mol       2mol

结合平衡常数k=c（CH3OCH3）c（H2O）/

C2(CH3OH)得0．25，当再冲入2mol甲醇时化学平衡不会移动且平衡常数不变，确定C对，压强为原来的1．25倍。

（4）电解质为酸性电池的负极反应式为CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+,正极反应式为

4H++O2+4e-=4H2O，消耗2．8L氧气时转移电子为0．5mol。

考点：盖斯定律、化学平衡状态的标志、化学平衡常数、原电池原理、电子反应式的书写。