Question

二甲醚（DME）一种清洁的替代燃料，不含硫，不会形成微粒，而且与汽油相比，排放的NO₂更少，因此是优良的柴油机替代燃料。工业上利用一步法合成二甲醚的反应如下（复合催化剂为CuO/ZnO/Al₂O₃）：2CO（g)+4H₂（g)CH₃OCH₃（g)+H₂O（g) △H= -204．7kJ/mol。

（1）若反应在恒温、恒压下进行，以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是              。

A．CO和H₂的物质的量浓度比是1：2

B．CO的消耗速率等于CH₃OCH3的生成速率的2倍

C．容器中混合气体的体积保持不变

D．容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变

E．容器中混合气体的密度保持不变

（2）600℃时，一步法合成二甲醚过程如下：

CO（g)+2H₂（g)=CH₃OH（g)          △H₁=-100．46kJ/mol

2CH₃OH（g)=CH₃OCH₃（g)+H₂O（g)    △H₂

CO（g)+H₂O（g)=CO₂（g)+H₂（g)    △H₃=-38．7kJ/mol，则△H₂=              。

（3）复合催化剂的制备方法之一是Na₂ CO₃共沉淀法：制备1 mol/L的硝酸铜，硝酸锌和硝酸铝的水溶液。然后向盛有去离子水的烧杯中同时滴加混合硝酸盐溶液和1 mol/L的Na₂CO₃水溶液，70℃下搅拌混合。沉淀后过滤，洗涤沉淀物，80℃下干燥12小时，然后500℃下焙烧16小时。请写出上述过程中硝酸铝与Na₂CO₃水溶液反应的离子方程式：           。

（4）以DME为燃料，氧气为氧化剂，在酸性电解质溶液中用惰性电极制成燃料电池，则通入氧气的电极是电源的     （填正、负）极，通入DME的电极反应为                 。

Answer

（1）CDE（2分，漏选得1分或错选不得分）

（2）-3．78kJ/mol（2分） （3）3CO32-+2Al3＋+3H2O = 2Al（OH)3↓+3CO2↑（3分)

（4）正（2分） CH3OCH3+3H2O-12e－=2CO2 +12H＋（2分）

【解析】

试题分析：（1）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。A．CO和H2的物质的量浓度比是1：2，不能说明CO的浓度保持不变，A错误；B．CO的消耗速率和CH3OCH3的生成速率指的都是正反应方向，不能说明是否达到平衡，B错误；C．该反应是气体体积有变化的可逆反应，容器中混合气体的体积保持不变，说明达到平衡，C正确；D．根据M＝m/n，密闭容器，质量不变，物质的量发生变化，容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变，说明达到平衡，D正确；E．根据ρ＝m/V，体积变化，容器中混合气体的密度保持不变，说明达到平衡，E正确；答案选CDE。

（2）已知：①CO（g)+2H2（g)=CH3OH（g) △H1=-100．46kJ/mol，②2CH3OH（g)=CH3OCH3（g)+H2O（g) △H2，则根据盖斯定律可知②－①×2即得到反应CO（g)+H2O（g)=CO2（g)+H2（g) 的反应热△H2＝△H2－2×△H1＝－204．7kJ/mol+2×100．46kJ/mol＝-3．78kJ/mol。

（3）Na2CO3与硝酸铝发生水解相互促进的反应，反应的离子方程式为3CO32-+2Al3＋+3H2O = 2Al（OH)3↓+3CO2↑。

（4）氧气作氧化剂，发生还原反应为电源的正极。酸性介质中，总反应为CH3OCH3+3O2＝2CO2+3H2O，正极反应式为3O2+12H＋+12e－＝6H2O，则负极反应式为总反应减去正极反应式，即为CH3OCH3+3H2O-12e－=2CO2 +12H＋。

考点：考查化学平衡状态的判断，盖斯定律的应用，盐类水解的应用和燃料电池