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【题目】二甲醚(CH3OCH3)是重要的能源物质,其制备、应用与转化是研究的热点。

(1) 利用合成气制备二甲醚主要包含三个反应:

CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)ΔH=-90.4 kJ·mol1

2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)ΔH=-23.4 kJ·mol1

CO(g) H2O(g)=H2(g)CO2(g)ΔH=-41.0 kJ·mol1

3CO(g)3H2(g)=CH3OCH3(g)CO2(g)ΔH________

(2) 某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图1所示。电池工作时,电极A附近溶液pH________(减小”“增大不变”);电极B的电极反应式为_____________

(3) 二甲醚催化羰化制备乙醇主要涉及以下两个反应:

反应CO(g)CH3OCH3(g)=CH3COOCH3(g)ΔH1

反应CH3COOCH3(g)2H2(g)=CH3CH2OH(g)CH3OH(g)ΔH2

反应的平衡常数的对数lg K1lg K2与温度的关系如图2所示;在固定COCH3OCH3H2的原料比、体系压强不变的条件下,同时发生反应,平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图3所示。

① ΔH1________(“>”“<””)0

②300400 K时,CH3CH2OH物质的量分数随温度升高而降低的原因是________

③ 600700 K时,CH3COOCH3物质的量分数随温度升高而降低的原因是________

④ 400 K时,在催化剂作用下,反应一段时间后,测得CH3CH2OH物质的量分数为10%(3X)。不改变原料比、温度和压强,一定能提高CH3CH2OH物质的量分数的措施有________________________

【答案】245.2 kJ·mol1 增大 CH3OCH312e16OH=2CO3211H2O 由图2知,此温度范围内反应较完全;温度升高,反应平衡左移,导致CH3CH2OH物质的量分数降低 温度升高,反应平衡左移超过反应平衡左移的幅度 延长反应时间、使用对反应催化性能更好的催化剂

【解析】

(1)利用盖斯定律进行计算。

(2)根据电极的反应分析溶液中酸性变化,电极BCH3OCH3在碱性条件下生成碳酸根。

(3)①根据温度变化,平衡常数的变化得出反应热量变化;②300400 K时,根据图像中的信息及两个反应的主次来进行分析;③600700 K时,根据分析两个反应都是放热反应,再根据图3中各物质的曲线变化分析。

(1)利用盖斯定律将第1个方程式乘以2加上第2个方程式,再加上第三个方程式则3CO(g)3H2(g)=CH3OCH3(g)CO2(g)ΔH=-245.2 kJ·mol1;故答案为:-245.2 kJ·mol1

(2)某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图1所示。电池工作时,电极AH2O2失去电子和磷酸反应,因此电极A附近溶液酸性减弱,溶液pH增大;电极B的电极反应式为CH3OCH312e16OH=2CO3211H2O;故答案为:增大;CH3OCH312e16OH=2CO3211H2O

(3)①升高温度,lgK1减小,则K1减小,说明平衡逆向移动,逆向是吸热反应,正向放热反应,即ΔH1 0;故答案为:<。

②300400 K时,CH3CH2OH物质的量分数随温度升高而降低的原因是由图2知,此温度范围内反应较完全;温度升高,反应平衡左移,导致CH3CH2OH物质的量分数降低;故答案为:由图2知,此温度范围内反应较完全,温度升高,反应平衡左移,导致CH3CH2OH物质的量分数降低。

③600700 K时,根据分析两个反应都是放热反应,再根据图3中各物质的曲线变化得到CH3COOCH3物质的量分数随温度升高而降低的原因是温度升高,反应平衡左移超过反应平衡左移的幅度;故答案为:温度升高,反应平衡左移超过反应平衡左移的幅度。

④400 K时,在催化剂作用下,反应一段时间后,测得CH3CH2OH物质的量分数为10%,不改变原料比、温度和压强,一定能提高CH3CH2OH物质的量分数的措施有延长反应时间、使用对反应催化性能更好的催化剂;故答案为:延长反应时间、使用对反应催化性能更好的催化剂。

练习册系列答案
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1)已知:COH2CH3OHg)的燃烧热分别为283kJ/mol285.8kJ/mol768kJ/mol。工业上一般利用合成气发生下列反应合成甲醇:COg)+ 2H2gCH3OHg)。

①完成该热化学方程式:COg)+ 2H2g CH3OHg)△H=______ kJ/mol

②某温度下,将2mol CO6mol H2充入2L的密闭容器中,达到平衡,测得cH2)= 2.2molL1,则CO的转化率为______

2T1℃时,此反应的平衡常数为KT1)= 50。此温度下,在一个2L的密闭容器中加入一定量COH2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:

物质

H2

CO

CH3OH(g)

浓度/(molL1

0.2

0.2

0.4

①比较此时正、逆反应速率的大小:v____v值(填“>”、“<”或“=”)。

②若其他条件不变,在T2℃反应l0min后又达到平衡,测得nH2)= 0.3mol,试比较:温度T1___T2(填“>”、“=”或“<”,下同)T2℃时该反应的平衡常数KT2______50

③若其他条件不变时,只改变反应的某一个条件,下列说法正确的是______

a.若达到新平衡时cCO)= 0.3mo1/L,平衡一定逆向移动

b.若将容器体积缩小到原来的一半,达到新平衡时,0.2mol/LcCO)<0.4mol/L

c.若向容器中同时加入0.4mol CO0.8mol CH3OHg),平衡不移动

d.若向容器中加入0.8mol CH3OHg),达到新平衡时,CO的体积分数不变

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A

B

C

D

X

NaOH

AlCl3

HCl

NaAlO2

Y

AlCl3

NaOH

NaAlO2

HCl

A. A B. B C. C D. D

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