Question

二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：

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

② 2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)   △H ₂=－23.5 kJ·mol^-1

③ CO(g)+H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)       △H ₃=－41.2kJ·mol^-1

回答下列问题：

（1）则反应3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)的△H＝    kJ·mol^-1。

（2）下列措施中，能提高CH₃OCH₃产率的有    。

A．使用过量的CO          B．升高温度             C．增大压强 

（3）反应③能提高CH₃OCH₃的产率，原因是    。

（4）将合成气以n(H₂)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：

4H₂(g)+2CO(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)  △H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是    。

A．△H <0     

B．P₁<P₂<P₃ 

C．若在P₃和316℃时，起始时n(H₂)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％[

（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H₂制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为    时最有利于二甲醚的合成。

（6）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为    。

图1                        图2                       图3     

（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH₃OH +H₂SO₄→CH₃HSO₄+H₂O，

CH₃ HSO₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是    。

Answer

（1）-246.1 （2）AC

（3）消耗了反应②的H2O(g)有利于反应②正向进行，同时生成了H2

（4）A （5）2.0

（6）CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+

（7）H2SO4腐蚀设备或有硫酸废液产生

【解析】

试题分析：（1）根据盖斯定律，通过①*2+②+③可得反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝-246.1 kJ·mol-1。（2）根据改反应特点，下列措施中，A．使用过量的CO，相当于增大反应物浓度，平衡右移。 B．升高温度，平衡左移。C．增大压强，平衡右移。故 能提高CH3OCH3产率的有AC。（3）反应③能提高CH3OCH3的产率，原因是消耗了反应②的H2O(g)有利于反应②正向进行，同时生成了H2。（4）两种反应物，当增加一种物应物的量浓度时必将会增大另一物质的转化率。起始时n(H2)/n(CO)=3，比原来投入量比值为2时，氢气的浓度增大，故平衡时CO转化率要大于50％。答案选A。（5）观察图2可知催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2时，二甲醚的选择性最高。（6）从图3中看出，a电极是氢离子离开的一极，应该是负极，失电子，二甲醚要在此极上失去电子变成二氧化碳，根据电苛守恒，电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+。（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是H2SO4腐蚀设备或有硫酸废液产生。

考点：本题考查盖斯定律的运用，图像的分析处理，电极反应式的书写和化工原理的分析。