Question

9．二甲醚（CH₃OCH₃）是一种重要的精细化工产品，被认为是二十一世纪最有潜力的燃料，已知：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol．工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：
①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚：2CH₃OH?CH₃OCH₃+H₂O
②合成气CO与H₂直合成二甲醚：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ/mol
③天然气与水蒸气反应制备二甲醚．以CH₄和H₂0为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下：

（1）写出CO（g）、H₂（g）、O₂（g）反应生成CO₂（g）和H₂O（1）的热化学方程式CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）△H=-567.3kJ/mol（计算结果保留一位小数）．
（2）在反应室2中，一定条件下发生反应3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是AD（填序号）．
A．低温高压　　　　B．加催化剂　　　　C．增加CO浓度　　　　D．分离出二甲醚
（3）在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生了反应：3H₂（g）+CO₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0，反应达到平衡时，改变温度（T）和压强（P），反应混合物中CH₃OH的物质的量分数变化情况如图1所示，关于温度（T）和压强（P）的关系判断正确的是CD（填序号）．
A．P₃＞P₂　 T₃＞T₂　　　B．P₂＞P₄　　　 T₄＞T₂ C．P₁＞P₃　　T₁＞T₃　　D．P₁＞P₄　　T₂＞T₃
（4）如图为绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理示意图2．则X电极的反应式为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律已知①CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol；
②3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ/mol，反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）可以是$\frac{1}{3}$（①+②）得到，来计算并书写即可；
（2）A．低温高压均能使得化学平衡正向移动，可以提高CO的转化率；
B．加催化剂，不会改变转化率；
C．增加CO浓度，会使其转化率减小；
D．分离出二甲醚，能使得化学平衡正向移动，可以提高CO的转化率；
（3）对于反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，压强越大，甲醇的物质的量分数则越大，温度越高，甲醇的物质的量分数越小，由此分析解题；
（4）根据燃料电池的工作原理以及电极反应式的书写方法来回答判断．

解答 解：（1）已知①CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（1）△H=-1455KJ/mol；
②3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-247kJ/mol，
反应CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）可以是$\frac{1}{3}$（①+②）得到，所以△H=-567.3kJ/mol，
故答案为：CO（g）+H₂（g）+O₂（g）=CO₂（g）+H₂O（1）△H=-567.3kJ/mol；
（2）A．低温高压均能使得化学平衡正向移动，可以提高CO的转化率，故A正确；
B．加催化剂，不会改变转化率，故B错误；
C．增加CO浓度，会使其转化率减小，故C错误；
D．分离出二甲醚，能使得化学平衡正向移动，可以提高CO的转化率，故D正确；
故选AD；
（3）对于反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，压强越大，甲醇的物质的量分数则越大，温度越高，甲醇的物质的量分数越小，所以P₁＞P₃、T₁＞T₃，P₁＞P₄、T₂＞T₃，故答案为：CD；
（4）燃料电池中，通入燃料二甲醚的电极X是负极，该极上发生失电子的氧化反应，即CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

点评 本题考查了运用盖斯定律计算焓变、热化学方程式的书写、影响化学平衡的因素、燃料电池等重要考点，涉及的知识点较多，综合性较强，难度较大．