Question

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：①CO（g）+2H2（g）?CH3O

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：①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1=-90.7kJ?mol-1②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=-23.5kJ?mol-1③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H3=-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）反应③能提高CH3OCH3的产率，原因是______．（4）将合成气以n(H2)n(CO)=2通入1L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＜0B．P1＜P2＜P3C．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%（5）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．（6）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______．（7）甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是：CH3OH+H2SO4→CH3HSO4+H2O，CH3HSO4+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

（1）已知①CO（ g）+2H₂（g）?CH₃OH（ g）△H₁=-90.7kJ?mol^-1，
②2CH₃0H（g）?CH₃0CH₃（g）+H₂0（g）△H₂=-23.5kJ?mol^-1，
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.2kJ?mol^-1，
根据盖斯定律，①×2+②+③得3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.1kJ?mol^-1，
故答案为：-246.1；
（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）已知反应③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），能消耗水，使反应②中生成为水的量减少，平衡正向移动，所以CH₃OCH₃的量增加；
故答案为：消耗了反应②的H₂O（g）有利于反应②正向进行，同时生成了H₂；
（4）A．由图可知随温度升高，CO的转化率降低，说明升高温度平衡逆移，则正方向为放热反应，故△H＜0，故A正确；
B．该反应正方向为体积减小的方向，增大压强CO的转化率增大，所以P₁＞P₂＞P₃，故B错误；
C．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C错误；
故答案为：A；
（5）由图可知当催化剂中

n(Mn)

n(Cu)

约为2时，CO的转化率最大，生成二甲醚的最多；
故答案为：2；
（6）酸性条件下，二甲醚在负极失电子生成二氧化碳，其电极反应式为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺；
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺；
（7）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；
故答案为：H₂SO₄腐蚀设备或有硫酸废液产生．

Answer 2

二甲醚（英文名methyl ether）又称甲醚，简称DME。分子式 CH3OCH3，结构式：CH3-O-CH3，一种醚类有机物。在常温常压下是一种无色气体或压缩液体，具有轻微醚香味。是醚的同系物，毒性极低。能溶解绝大多数化学物质。
相对密度（20℃）0.666，熔点-141.5℃，沸点-24.9℃，室温下蒸气压约为0.5MPa。易燃，在燃烧时火焰略带光亮，燃烧热（气态）为1455kJ/mol。常温下DME具有惰性，不易自动氧化，无腐蚀、无致癌性，但在辐射或加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。
由于石油资源短缺 、煤炭资源较丰富以及人类环保意识的增强，二甲醚作为从煤转化成的清洁燃料而日益受到重视。