Question

（07年四川卷）二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，它清洁、高效、具有优良的环保性能。四川是利用天然气生产二甲醚的重要基地之一。

请填写下列空白：

（l）与二甲醚相对分子质量相等且元素种类相同的有机物的结构简式是：________________________________________________。

( 2 ）二甲醚可由合成气（CO+H2）在一定条件下制得。用合成气制二甲醚时，还产生了一种可参与大气循环的无机化合物，该反应的化学方程式可能是：________________________________________________。

( 3 ）以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成然料电池。该电池中负极上的电极反应式是：______________________________________________________。  

( 4 ）制备二甲醚的合成气可由甲烷与水燕气或二氧化碳经高温催化反应制得。合成气除制二甲醚外，还可用于冶炼金属，用它冶炼铁的生产过程可示意如下：

① 在催化反应室中进行的反应均为可逆反应．增大体系的压强对甲烷转化率的影响是 ___________________________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
    ② 在上述炼铁过程的某时间段内，若有x m3（标准状况）的甲烷进入燃烧室中充分燃烧，还原反应室有5 y kg（×103mol）铁生成，假设燃烧室与还原反应室产生的高温尾气全部进人催化反应室，则这些高温尾气在理论上可产生合成气_______________m3（标准状况）。

Answer 1

答案：（1）CH3CH2OH、HCOOH

（2）3CO+3H2＝CH3OCH3 +CO2 或2CO+4H2＝CH3OCH3+H2O

（3）CH3OCH3+16OH―－12e－＝2CO32－+11H2O

（4）①减小

   ②12(x + y)

解析：（1）二甲醚（CH3OCH3）的相对分子质量为46，它与饱和一元醇乙醇互为同分异构体，另饱和一元醇与少一个碳原子的饱和一元羧酸的相对分子质量相等，所以他们的相对分子质量与甲酸（HCOOH）的相等。

（2）用合成气（CO+H2）合成二甲醚时生成的另一种无机产物可以用元素守恒法进行推断，若利用氢元素守恒则为3CO+3H2＝CH3OCH3 +CO2，若利用碳元素守恒则为2CO+4H2＝CH3OCH3+H2O 。

（3）构成燃料电池的反应原理就是将燃料燃烧所释放的能量转化为电能，其电池的总反应方程式与燃烧方程式相似。因此将二甲醚、空气、KOH溶液构成燃料电池，二甲醚时电子在负极发生氧化反应，空气中的氧气在正极得电子发生还原反应，KOH溶液做电解质溶液。因此正极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－；根据二甲醚中C元素的化合价为-2价，根据燃料燃烧应生成CO2，同时考虑电解质溶液为KOH溶液，因此负极上二甲醚失去电子应生成CO32－，所以有CH3OCH3＋OH－12e－＋CO32－＋H2O，然后利用电荷守恒和元素守恒配平为CH3OCH3＋16OH－12e－＋2CO32－＋11H2O。

（4）根据题目给出的流程图可知，在催化反应室中发生的反应为CH4＋H2O(g)CO＋3H2……①、CH4＋CO22CO＋2H2……②；在燃烧室中发生的反应为CH4＋2O2CO2＋2H2O(g)……③；在还原反应室中发生的反应为3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2……④、3H2＋Fe2O32Fe＋3H2O(g)……⑤。

根据催化反应室中发生地反应①、②可知这两个反应均为气体体积增大的可逆反应，因此增大体系压强，两个化学平衡均向右移动，使CH4的转化率降低。

根据反应③可知x m3（标准状况）的甲烷燃烧后生成CO2的体积为x m3，H2O(g)的体积为2x m3，总体积为3x m3；根据反应④和⑤可知生成铁的物质的量和产生的CO2和H2O(g)的物质的量之比均为23，所以当有5 y kg（×103mol）铁生成时生成的CO2和H2O(g)的物质的量总和为×103mol，即在标准状况时的总体积为3y×103L=3ym3，所以从还原反应室中出来的气体的总体积为（3x +3y）m3。又根据催化反应室中发生的反应①和②知，消耗CO2和H2O(g)的体积与生成的合成气（CO和H2）的体积比均为14，所以反应后生成的合成气的总体积为（3x +3y）m3×4=12(x + y)m3。

高考考点：有机物分子式的确定、电化学中的原电池、化学计算、化学平衡等知识。

易错提醒：对于第（1）题因粗心或不知道饱和一元醇与饱和一元羧酸的相对分子质量相等的条件而漏填HCOOH；对于第（3）题忽略电解质溶液为KOH溶液显碱性而将电极反应中的CO32－写成CO2；对于第（4）题因不能将各反应室中的化学方程式正确的写出或不能理清各反应之间量的关系而将计算结果求错。

备考提示：在电化学中书写电极反应式时，尤其是原电池的电极反应式必须注意电解质溶液的参与情况，例如各种燃料电池的电极反应式的书写。关于化学方程式的计算，因涉及的方程式比较多，因此在解答时必须分析各个方程式的量的关系，通过关系式法或元素守恒法进行解答。在备考复习针对电化学除掌握必要的基础知识外，应强化训练；针对化学计算则应加大力度强化训练，使学生形成良好的计算格式并培养学生各种计算能力。