Question

【题目】二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1=－90.7 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 2=－23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 3=－41.2kJ·mol-1

回答下列问题：

（1）则反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的△H＝______kJ·mol-1。

（2）下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有__________。

A．使用过量的CO B．升高温度 C．增大压强

（3）将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：

4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是___________。

A．△H <0

B．若在P3和316℃时，起始时n(H2)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％

C. △S<0

D．P1<P2<P3

（4）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为___________时最有利于二甲醚的合成。

（5）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为__________

（6）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O，CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。与合成气制备二甲醚比较，该工艺的优点是反应温度低，转化率高，其缺点是_________________________________________。

Answer 1

【答案】 -246.1 AC AC 2.0(2-3之间即可) CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+ H2SO4腐蚀设备或有硫酸废液产生

【解析】（1）已知合成二甲醚的三步反应如下：①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-90.7kJmol-1，②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-23.5kJmol-1，③CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H3=-41.2kJmol-1，由盖斯定律可知，通过①×2+②+③可得所求反应方程式3H2（g）+3CO（g）CH3OCH3（g）+CO2（g），则△H=2△H1+△H2+△H3=-246.1KJ/mol；
（2）A．增大反应物的浓度平衡正移，所以使用过量的CO，能提高CH3OCH3产率，故A正确；B．该反应为放热反应，升高温度平衡逆移，则CH3OCH3产率会降低，故B错误；C．该反应正方向为体积减小的方向，所以增大压强平衡正移，能提高CH3OCH3产率，故C正确；故答案为AC；

（3）A．由图可知，压强一定时，随温度升高CO的转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故△H＜0，故A正确；B．若在P3和316℃时，起始时n(H2)/n(CO)=3，则增大了氢气的量，增大氢气的浓度，平衡正移，CO的转化率增大，所以CO转化率大于50%，故B错误；C．反应的正方向是气体总物质的量减小的方向，则△S<0 ，故C正确；D．正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，CO的转化率增大，所以P1＞P2＞P3，故D错误；故答案为AC；
（4）由图可知当催化剂中n(H2)/n(CO)约为2.0时，CO的转化率最大，生成二甲醚的最多；
（5）由质子交换膜中氢离子移动方向可知，a为负极，b为正极，负极发生氧化反应，甲醚在负极失去电子生成二氧化碳与氢离子，a电极的电极反应式为：CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+；

（6）该反应有硫酸参加，因为硫酸是强酸，具有较强的腐蚀性，能腐蚀设备。