Question

二甲醚(CH₃OCH₃)是一种新型能源，被誉为“21世纪的清洁燃料”。

(1)用CO和H₂合成二甲醚的反应为：3H₂(g)+3CO(g)CH₃OCH₃(g)+CO₂(g)△H。

几种物质的相对能量如下：

△H=______kJ·mo1。改变下列“量”，一定会引起△H发生变化的是_____(填代号)。

A．温度               B．反应物浓度        C．催化剂          D．化学计量数

(2)有利于提高反应中CH₃OCH₃产率的条件为_______(填标号)。

A．高温低压          B．低温高压          C．高温高压          D．低温低压

(3)采用新型催化剂(主要成分是Cu—Mn的合金)制备二甲醚。催化剂中n(Mn)／n(Cu)对合成二甲醚的影响情况如下图所示。

当n(Mn)／n(Cu)=2时，二甲醚的选择性()为85．8%，此时二甲醚的产率为_________。

(4)用二甲醚燃料电池电解法可将酸性含铬废水(主要含有Cr₂O₇^2-)转化为Cr³⁺。原理如下图：

①燃料电池中的负极是______(填“M”或“N”)电极。电解池阴极的电极反应式为______________________________。

②消耗6．9g二甲醚时可处理Cr的含量为26．0g·L^-1的废水1L，该套装置的能量利用率为___________。(保留3位有效数字)

Answer

－253．4 D B 61．8% M Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O 83．3%

【解析】

根据反应热△H=生成物总能量-反应物总能量进行计算；根据影响化学平衡移动因素进行分析；根据二甲醚的选择性计算公式：进行计算；根据氢离子移动方向判断正负极，根据电子守恒计算能量的利用率。

(1)用CO和H2合成二甲醚的反应为：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=生成物总能量-反应物总能量=1453.0 kJ·mo1-1-(3285.8kJ·mo1-1+3kJ·mo1-1)=-253.4 kJ·mo1-1；

A.改变温度会影响化学反应平衡移动，但不会影响△H，故 A不符合题意；

B.改变反应物浓度，影响化学反应平衡移动，但不会影响△H ，故 B不符合题意；

C.催化剂只改变化学反应速率，不会影响△H，故C不符合题意；

D.反应热与化学反应计量数成正比，所以改变化学计量数会影响△H，故 D符合题意；

故答案：-253.4；D；

(2) 根据3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-253.4 kJ·mo1-1可知，升高温度，平衡逆向移动，CH3OCH3产率降低，降低温度，平衡正向移动，CH3OCH3产率升高；增大压强，平衡正向移动，CH3OCH3产率升高，降低压强，平衡逆向移动，CH3OCH3产率降低；所以有利于提高反应中CH3OCH3产率的条件为低温高压，故B正确；故答案：B。

(3) 当=2时，二甲醚的选择性()为85.8%，由图可知CO的转化率为72%，此时二甲醚的产率=85.8%=61.8%，故答案：61.8%；

(4)①由质子交换膜中氢离子移动方向可知，M为负极，N为正极；电解池中与正极相连为阳极发生氧化反应，与负极相连的极为阴极发生还原反应，所以反应的电极反应式为：Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O，故答案：M；Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O；

②n(CH3OCH3)=，根据 电子守恒：CH3OCH3 - 12e-+3H2O= 2CO2↑+12H+可知转移电子为12，可以还原m(Cr)=26.0g·L-11L=26.0g，根据Cr2O+6e-+14H+===2Cr3++7H2O可知转移的电子==1.5mol，该套装置的能量利用率=100%=83.3%，故答案为： 83.3%。