Question

二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，在未来可能替代汽油、液化气、煤气等并具有优良的环保性能．

二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，在未来可能替代汽油、液化气、煤气等并具有优良的环保性能．工业制备二甲醚在催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度230～280℃）进行下列反应：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（1）若要增大反应①中H2的转化率，在其它条件不变的情况下可以采取的措施为______．A．加入某物质作催化剂B．加入一定量COC．反应温度降低D．增大容器体积（2）在某温度下，若反应①的起始浓度分别为：c（CO）=1mol/L，c（H2）=2.4mol/L，5min后达到平衡，CO的转化率为50%，则5min内CO的平均反应速率为______；若反应物的起始浓度分别为：c（CO）=4mol/L，c（H2）=a mol/L；达到平衡后，c（CH3OH）=2mol/L，a=______mol/L．（3）催化反应室中总反应3CO（g）+3H2（g）═CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=______；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“=”）．（4）二甲醚的燃烧热为1455kJ?mol-1，则二甲醚燃烧的热化学方程式为______．（5）“二甲醚燃料电池”是一种绿色电源，其工作原理如图所示．写出a电极上发生的电极反应式______．

Answer 1

（1）已知反应①是体积减小的放热反应，若要增大反应①中H₂的转化率，则需要使平衡正移，所以改变的条件为加入一定量CO或反应温度降低；
故答案为：BC；
（2）5min后达到平衡，CO的转化率为50%，则△c（CO）=1mol/L×50%=0.5mol/L，所以v（CO）=

0.5mol/L

5min

=0.1mol/（L?min）；
该温度到达平衡时，c（CO）=0.5mol/L，c（H₂）=2.4mol/L-2×0.5mol/L=1.4mol/L，c（CH₃OH）=0.5mol/L，所以该温度下，平衡常数k=

0.5

0.5×1．42

=

25

49

，若反应物的起始浓度分别为：c（CO）=4mol/L，c（H₂）=a mol/L，达到平衡后，c（CH₃OH）=2mol/L，则平衡时c′（CO）=4mol/L-2mol/L=2mol/L，令平衡时氢气的浓度为ymol/L，所以

2

2×y2

=

25

49

解得y=1.4，故a=2mol/L×2+1.4mol/L=5.4mol/L．
故答案为：0.1mol/（L?min）；5.4．
（3）已知：①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.7kJ/mol，
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ/mol，
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol，
由盖斯定律可知，①×2+②+③得3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.1kJ/mol，
反应放热，高温不利用原料的利用，温度低原料利用率高，但反应较慢，不利于实际生产，采用300℃的反应温度，目的提高化学反应速率．
故答案为：-246.1kJ/mol；
（4）甲醚的燃烧热为1455kJ/mol，则燃烧方式的热化学方程式为：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₁=-1455kJ/mol；
故答案为：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₁=-1455kJ/mol；
（5）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，氧气在正极放电．由图可知，a极为负极，b为正极，二甲醚放电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⁺；
故答案为：CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-═2CO₂+12H⁺．