Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是一种重要的精细化工产品，被认为是二十一世纪最有潜力的燃料[ 已知：CH₃OCH₃(g)+3O₂(g)＝2CO₂(g)+3H₂O（1）  △H＝－1455kJ/mol ]。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：

①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚； 2CH₃OH CH₃OCH₃＋H₂O

②合成气CO与H₂直接合成二甲醚： 3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)   △H＝－247kJ/mol

③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH₄和H₂O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下：

（1）写出CO(g)、H₂(g)、O₂(g)反应生成CO₂(g)和H₂O（1）的热化学方程式（结果保留一位小数）                                                

（2）在反应室2中，一定条件下发生反应3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是     

A．低温高压   B．加催化剂    C．增加CO浓度   D．分离出二甲醚

（3）在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生了反应：3H₂(g)＋CO₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O (g)  △H＜0反应达到平衡时，改变温度（T）和压强（P），反应混合物CH₃OH“物质的量分数”变化情况如图所示，关于温度（T）和压强（P）的关系判断正确的是    （填序号）

A．P₃＞P₂   T₃＞T₂       B．P₂＞P₄   T₄＞T₂

C．P₁＞P₃   T₁＞T₃       D．P₁＞P₄   T₂＞T₃

（4）反应室1中发生反应：CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)  △H＞0写出平衡常数的表达式：                          

如果温度降低，该反应的平衡常数              （填“不变”、“变大”、“变小”）

（5）如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图则a电极的反应式为：________________

（6）下列判断中正确的是_______

A．向烧杯a中加入少量K₃[Fe(CN)₆]溶液，有蓝色沉淀生成

B．烧杯b中发生反应为2Zn-4eˉ ＝2Zn²⁺

C．电子从Zn极流出，流入Fe极，经盐桥回到Zn极

D．烧杯a中发生反应O₂ + 4H⁺ + 4eˉ ＝ 2H₂O，溶液pH降低

Answer

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

（2）AD （3）C D （4）k＝，变小

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

【解析】

试题分析：（1）将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）由于反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g) △H＝－247kJ/mol的正反应是个气体体积减小的放热反应，所以达到平衡后，要提高CO的转化率，即是平衡正向移动，应该低温高压或分离出二甲醚。加入加催化剂只能缩短达到平衡所需要的时间，但平衡不发生移动。若 增加CO浓度，平衡正向移动，转化量增加，但加入量远远大于平衡转化消耗量，所以CO的转化率反而降低。选项为AD。（3）反应3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O (g) △H＜0达到平衡后，若增大压强或降低温度，平衡正向移动，CH3OH的含量增加；若降低压强或升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的含量减少。则A.P2>P3，T2>T3.错误。B．P2＞P4 T2＞T4.错误。C．P1＞P3 ，， T1＞T3 正确。D．P1＞P4 ，T2＞T3。正确。（4）反CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) △H＞0的化学平衡常数的表达式为k＝如果温度降低，根据平衡移动原理。化学平衡向放热反应方向(即向逆反应方向)移动，所以该反应的平衡常数减小。（5）在燃料电池“二甲醚燃料电池”中，通入燃料的电极a电极为负极，电极的反应式为CH3OCH3－12e－+16OH－＝2CO32－+11 H2O。（6）A.由于活动性Zn>Fe,所以是Zn失去电子，作负极。Fe作正极。因为Fe未发生氧化反应，所以向烧杯a中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，不会有蓝色沉淀生成。A错误，B正确。C. 电子从Zn极流出，流入Fe极，在溶液中阳离子从负极向正极移动，阴离子从正极相负极移动，从而形成闭合回路。错误.D．NaCl溶液呈中性，所以在烧杯a中发生反应O2 + 2H2O + 4eˉ ＝4OH-，溶液pH升高。错误。

考点：考查热化学方程式的书写、外界条件对化学平衡的影响、化学平衡常数的含义及应用、原电池工作原理及正误判断的知识。