Question

二甲醚(CH₃OCH₃)是一种可再生绿色新能源，被誉为“21世纪的清洁燃料”。

(1)写出二甲醚一种同分异构体的结构简式：____________。

(2)CH₃OCH₃(g)＋3O₂(g)＝2CO₂(g)＋3H₂O(l)是____________反应(填“吸热”或“放热”),该反应过程的能量变化示意图可用下图中的____________表示(填“A”或“B”)。

(3)工业上可用水煤气合成二甲醚：2CO(g)+4H₂(g)⇌CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)

①测得CO和CH₃OCH₃(g)的浓度随时间变化如图所示，则反应开始至平衡时CO的平均反应速率v(CO)=________mol/(L·min)。

②该反应在恒容密闭容器中进行，下列叙述中能表示该反应达到平衡状态的是____________。

A．单位时间内生成CO和H₂的物质的量之比为1﹕2

B．CH₃OCH₃的浓度不再变化

C．容器内压强不再变化

D．CH₃OCH₃与H₂O的物质的量相等

(4)二甲醚燃料电池工作原理如图所示，则a电极的电极名称为____________极(填“正”或“负”)。

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Answer

CH3CH2OH 放热 A 0.08 BC 负

【解析】

二甲醚和乙醇互为同分异构体，写出乙醇的结构简式；二甲醚的氧化反应是放热的，根据反应物的能量高于生成物的能量进行判断正确的能量图；根据v=计算平均反应速率；根据化学平衡的判断依据判断；根据燃料电池的氧气为正极，燃料为负极进行判断。

(1)二甲醚的一种同分异构体为乙醇，乙醇的的结构简式：CH3CH2OH；

(2)CH3OCH3(g)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋3H2O(l)是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，符合该反应过程的能量变化示意图为图A；

(3)工业上可用水煤气合成二甲醚：2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)

①由图可知，CO的初始浓度为0.8mol/L，平衡时的浓度为0.4mol/L，则反应开始至平衡时CO的平均反应速率v(CO)==0.08 mol/(L·min)；

②根据化学反应：2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)

A．单位时间内生成CO和H2的物质的量之比为1﹕2，不能代表反应达到平衡状态，故A不符合题意；

B．CH3OCH3的浓度不再变化，代表反应达到平衡状态，故B符合题意；

C．该反应压强是一个变值，容器内压强不再变化时代表反应达到平衡状态，故C符合题意；

D．CH3OCH3与H2O的物质的量相等，可能处于平衡状态，也可能不处于平衡状态，故D不符合题意；

答案选BC。

(4)二甲醚燃料电池中，则a电极通入二甲醚，电极名称为负极，通入氧气的一极为正极。