Question

【題目】二甲醚（CH3OCH3）被稱為21世紀的新型能源，它清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能。

I．Ⅰ．工業(yè)制備二甲醚的生產流程如下：

催化反應室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）發(fā)生如下反應：

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=-90.7kJ/mol ①

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

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

（1）甲烷氧化可制得合成氣，反應如下：CH4(g)+O2CO(g)+2H2(g) △H=-35.6kJ/mol。該反應是_______反應（填“自發(fā)”或“非自發(fā)”）

（2）催化反應室中總反應3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=______，830℃時反應③的K=1.0，則在催化反應室中反應③的K______1.0（填“＞”、“＜”或“=”）。

（3）上述反應中，可以循環(huán)使用的物質有________。

II．如圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。b 電極是______極。

Answer 1

【答案】I.（1）自發(fā)；（2）-246.1kJ/mol；>；（3）CO、H2、甲醇和水；II.正。

【解析】

試題分析：I.（1）甲烷氧化可制得合成氣是反應是體系混亂程度增大的放熱反應，根據體系的自由能△G=△H-t·△S<0，反應可自發(fā)進行；

（2）催化反應室中進行下列反應．

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

依據蓋斯定律①×2+②+③得到：3CO（g）+3H2（g）CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H= -246.1kJ/mol；

830℃時反應③的K=1.0，則在催化反應室中，壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃，溫度降低。根據平衡移動原理：降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動。由于該反應的正反應是放熱反應，所以降低溫度，化學平衡正向進行，使反應③的K增大，K>1；

（3）依據催化反應室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）進行下列反應可知CO、甲醇和水，是中間產物，H2也可以部分循環(huán)，故上述反應中，可以循環(huán)使用的物質有CO、H2、甲醇和水；II．反應本質是二甲醚的氧化，原電池負極發(fā)生氧化反應，二甲醚在負極放電，正極反應還原反應，氧氣在正極放電，所以由圖可知，a極為負極，二甲醚放電生成二氧化碳與氫離子，b為正極，氧氣得到電子發(fā)生還原反應。