Question

【题目】二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型能源，它清洁、高效、具有优良的环保性能。

Ⅰ.工业制备二甲醚的生产流程如下：

催化反应室中(压强2.0～10.0 MPa，温度230～280℃)进行下列反应：

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝－90.7 kJ/mol ①

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－23.5 kJ/mol ②

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2 kJ/mol ③

(1)甲烷氧化可制得合成气，反应如下：CH4(g)＋O2(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH＝－35.6 kJ/mol。该反应是_______反应(填“自发”或“非自发”)。

(2)催化反应室中总反应3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝___________。830℃时反应③的K＝1.0，则在催化反应室中反应③的K_______1.0(填“>”、“<”或“＝”)。

(3)上述反应中，可以循环使用的物质有_______。

Ⅱ.如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。b电极是_______极。

Answer 1

【答案】自发 －246.1 kJ/mol > CO、H2、甲醇和水 正

【解析】

Ⅰ、（1）依据自发进行的判断依据为△H-T△S＜0，是自发进行的反应；△H-T△S＞0，是非自发进行的反应；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到热化学方程式进行计算应用；催化反应室内的反应条件是压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃；结合化学平衡影响因素分析判断；
（3）依据反应过程中的中间产物是可以循环利用的物质；
Ⅱ、反应本质是二甲醚的燃烧，原电池负极发生氧化反应，二甲醚在负极放电，正极反应还原反应，b为正极，氧气在正极放电．由图可知，a极为负极，二甲醚放电生成二氧化碳与氢离子。

Ⅰ.(1)反应后气体的物质的量增大，混乱度增加，熵增大，ΔS>0，由复合判据得该反应能自发进行。

(2)反应3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)可利用题给的三个反应，将①×2＋②＋③得到，则ΔH＝－90.7 kJ/mol×2＋(－23.5 kJ/mol)＋(－41.2 kJ/mol)＝－246.1 kJ/mol；因为催化反应室中的温度低于830℃，温度降低，反应③的平衡向正反应方向移动，故K>1.0。

(3)从流程图中可以看出排出的物质CO、H2、甲醇和水在反应①、②、③中可以作为反应物，故均可以循环利用。

Ⅱ.燃料电池中通入O2的一极发生还原反应，即b电极是正极。