二甲醚（CH3OCH3）是一种应用前景广阔的清洁燃科，以CO和氢气为原料生产二甲醚主要发生...

二甲醚（CH3OCH3）是一种应用前景广阔的清洁燃科，以CO和氢气为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应：

回答下列问题：

工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行，无反应③发生。该工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率，原因是___。

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二甲醚(CH3OCH3)是一种应用前景广阔的清洁燃料，以CO和H2为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应：

回答下列问题：

（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：

由上述数据计算ΔH1＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）该工艺的总反应为3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)　 ΔH

该反应ΔH＝　　　　　　　　　　　　 ，化学平衡常数K＝　　　　　　　　　　　　　　 (用含K1、K2、K3的代数式表示)。

（3）下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有________。

A．分离出二甲醚　　　　　　　　　　 B．升高温度　　　

C．改用高效催化剂　　　　　　　　 D．增大压强

（4）工艺中反应①和反应②分别在不同的反应器中进行，无反应③发生。该工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率，原因是_______________________________。

（5）以＝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)　 ΔH，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示。下列说法正确的是____。

A．该反应的ΔH>0

B．若在p2和316℃时反应达到平衡，则CO的转化率小于50%

C．若在p3和316℃时反应达到平衡，H2的转化率等于50%

D．若在p3和316℃时，起始时＝3，则达平衡时CO的转化率大于50%

E．若在p1和200℃时，反应达平衡后保持温度和压强不变，再充入2 mol H2和1 mol CO，则平衡时二甲醚的体积分数增大

（6）某温度下，将8.0mol H2和4.0mol CO充入容积为2 L的密闭容器中，发生反应：4H2(g)＋2CO(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，反应达平衡后测得二甲醚的体积分数为25%，则该温度下反应的平衡常数K=　　　　　　　　　 。

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二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料，以CO和H2为原料生产二甲醚主要发生以下三个反应：

（1）该工艺的总反应为3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)  ΔH

该反应ΔH＝__________________，化学平衡常数K＝____________________(用含K1、K2、K3的代数式表示)。

（2）某温度下，将8.0molH2和4.0molCO充入容积为2L的密闭容器中，发生反应：4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)，10 分钟后反应达平衡，测得二甲醚的体积分数为25%，则CO的转化率为________。

（3）下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有________。

A．分离出二甲醚          B．升高温度   　　　　　 C．改用高效催化剂             D．增大压强

（4）该工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率，原因是_______________________________。

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二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上以CO和H2为原料生产二甲醚CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应：

① CO（g） + 2H2（g） CH3OH（g）　　 △H1＝－Q1 kJ·mol－1 　

② 2CH3OH（g） CH3OCH3（g）+ H2O（g） △H2＝－Q2 kJ·mol－1 　　　

③ CO（g）+ H2O（g） CO2（g） + H2（g） △H3＝－Q3 kJ·mol－1 　　　

回答下列问题：

（1）新工艺的总反应3H2（g）+ 3CO（g）CH3OCH3（g）+ CO2（g）的热化学方程式为_________。

（2）工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g) + 2H2(g)CH3OH (g) △H

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(Κ)。

① 由表中数据判断ΔH　　　　 0 (填“ ＞”、“=”或“＜”)。能够说明某温度下该反应是平衡状态的是

A.体系的压强不变　　　　　　　

B.密度不变　　　　

C.混合气体的相对分子质量不变　　　　

D.c(CO)=c(CH3OH)

② 某温度下，将 2mol CO和 6mol H2 充入2L的密闭容器中，充分反应 10min后，达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L，计算此温度下的平衡常数K=　　　　　　　 。

（3）工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　 ΔH＝-92.4kJ•mol-1。实验室模拟化工生产，在恒容密闭容器中冲入一定量N2和H2后，分别在不同实验条件下反应，N2浓度随时间变化如下图。

请回答下列问题：

①与实验Ⅰ比较，实验Ⅱ改变的条件为　　　　 　　 　　　　 。

②在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度，请在下图中画出实验I和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。

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以CO和H2为原料生产二甲醚(CH3OCH3)主要发生以下三个反应

（1）该工艺的总反应为3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)△H

该反应△H=_______________,化学平衡常数K=__________(用含K1、K2、K3的代数式表示)。

（2）某温度下,将8.0molH2和4 molCO充入容积为2L的密闭容器中,发生反应:4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),5分钟后反应达平衡,测得二甲醚的体积分数为1/6,则用CH3OCH3的浓度变化表示该反应的速率为__________mol·L—1min—1,CO的转化率为_________。

（3）下列措施中,既能加快反应速率又能提高CH3OCH3产率的有___________。

A.分离出二甲醚　　　　 B.升高温度　　　　 C.改用高效催化剂　　 D.增大压强

（4）该工艺中反应③的发生提高了CH3OCH3的产率原因是_________________________。

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二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料，在未来可能替代汽车燃油、石油液化气、城市煤气等，市场前景极为广阔。它清洁、高效，具有优良的环保性能。

工业上制二甲醚是在一定温度(230～280 ℃)、压强(2.0～10.0 MPa)和催化剂作用下进行的，反应器中发生了下列反应。

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　　 ΔH1＝－90.7 kJ·mol－1　①

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　　　 ΔH2＝－23.5 kJ·mol－1　②

CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　　 ΔH3＝－41.2 kJ·mol－1　③

(1)反应器中的总反应可表示为3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，则该反应的ΔH＝__________，平衡常数表达式为____________________，在恒温、可变容积的密闭容器中进行上述反应，增大压强，二甲醚的产率会________(填升高、降低或不变)。

(2)二氧化碳是一种重要的温室气体，减少二氧化碳的排放是解决温室效应的有效途径。目前，由二氧化碳合成二甲醚的研究工作已取得了重大进展，其化学反应方程式为2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＞0。

该反应在恒温、体积恒定的密闭容器中进行，下列不能作为该反应已达到化学平衡状态的判断依据的是________。

A．容器内混合气体的密度不变

B．容器内混合气体的压强保持不变

C．容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变

D．单位时间内消耗2 mol CO2的同时消耗1 mol二甲醚

(3)二甲醚气体的燃烧热为1 455 kJ·mol－1，工业上用合成气(CO、H2)直接或间接合成二甲醚。下列有关叙述正确的是________。

A．二甲醚分子中含共价键

B．二甲醚作为汽车燃料不会产生污染物

C．二甲醚与乙醇互为同系物

D．表示二甲醚燃烧热的热化学方程式为CH3OCH3(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－1 455 kJ·mol－1

(4)绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图如图所示：正极为________(填“A电极”或“B电极”)，写出A电极的电极反应式：________________________________________。

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氢气既是一种清洁能源，又是一种化工原料，在国民经济中发挥着重要的作用。

（1）氢气是制备二甲醚的原料之一，可通过以下途径制取：

Ⅰ.2CO2（g）+6H2（g）⇌CH3OCH3（g）+3H2O（g）　　 △H

Ⅱ.2CO（g）+4H2（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g）　　 △H

已知：①CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）　　 △H1=akJ•mol-1

②CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）　　 △H2=bkJ•mol-1

③CH3OCH3（g）+H2O（g）⇌2CH3OH（g）　 △H3=ckJ•mol-1

则反应Ⅱ的△H____kJ•mol-1

（2）氢气也可以和CO2在催化剂（如Cu/ZnO）作用下直接生成CH3OH，方程式如下CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），现将1molCO2（g）和3molH2（g）充入2L刚性容器中发生反应，相同时间段内测得CH3OH的体积分数φ （CH3OH）与温度（T）的关系如图所示：

①经过10min达到a点，此时CH3OH的体积分数为20%．则v（H2）=___（保留三位小数）。

②b点时，CH3OH的体积分数最大的原因是___。

③b点时，容器内平衡压强为 P0，CH3OH的体积分数为30%，则反应的平衡常数Kp=___（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数）

④a点和b点的v逆，a__b（填“＞”“＜”或”=”）若在900K时，向此刚性容器中再充入等物质的量的CH3OH和H2O，达平衡后φ（CH3OH）___30%。

⑤在900K及以后，下列措施能提高甲醇产率的是____（填字母）

a．充入氦气　　 b．分离出H2O　　 c．升温　　 d．改变催化剂

（3）H2还可以还原NO消除污染，反应为2NO（g）+2H2（g）⇌N2（g）+2H2O（g），该反应速率表达式v=k•c2（NO）•c（H2）（k是速率常数，只与温度有关），上述反应分两步进行：

i.2NO（g）+H2（g）⇌N2（g）+H2O2（g）△H1；ii．H2O2（g）+H2（g）⇌2H2O（g）△H2化学总反应分多步进行，反应较慢的一步控制总反应速率，上述两步反应中，正反应的活化能较低的是___（填“i”或“ii”）

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开发清洁能源是当今化工研究的一个热点问题。二甲醚（CH3OCH3）在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用，工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。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=-99kJ·mol-1

②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　　 △H2=-23.5kJ·mol-1

③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　　 △H3=-41.2kJ·mol-1

（1）催化反应室中的总反应3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，计算△H=___。反应原料来自煤的气化。已知该反应的平衡常数表达式为K=，每生成1molH2需要吸收131.3kJ的热量。写出该反应的热化学方程式___。

（2）在该条件下，若反应①的起始浓度分别为：c(CO)=0.6mol·L-1，c(H2)=1.4mol·L-1，8min后达到平衡，CO的转化率为50%，则8min内H2的平均反应速率为___。

（3）在t℃时，反应②的平衡常数为400，此温度下，在1L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：

此时刻v正___v逆（填“＞”“＜”或“＝”），平衡时c(CH3OCH3)的物质的量浓度是___。

（4）在（1）小题中催化反应室的总反应3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，CO的平衡转化率a(CO)与温度、压强的关系如图所示，图中X代表___（填“温度”或“压强”），且L1___L2（填“＞”“＜”或“＝”）

（5）在催化剂的作用下同时进行三个反应，发现随着起始投料比的改变，二甲醚和甲醇的产率（产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率）呈现如图的变化趋势。试解释投料比大于1.0之后二甲醚产率和甲醇产率变化的原因：__。

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能源是人类生存与发展比不可缺的，甲醇、甲醚（CH3OCH3）均是“清洁能源”，工业上可以通过多种方法合成它们。

（1）以CO、H2为原料合成甲醚的过程中，在反应器中发生了下列反应：

a．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=- 90kJ • mol-1

b．2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-23 kJ • mol-1

c．CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41 kJ • mol-1

①选取适当的催化剂，在一定压强下，向某恒容密闭容器中通入H2和CO制备甲醚，测得的有关数据如图1所示。则制备甲醚时较适宜的生产温度范围是____________，通过理论分析得知反应c的存在能提高甲醚的产率，原因是________________________________________________。

②3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+ CO2(g) △H，则△H=____________。

（2）用下列反应也可得到甲醚：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。已知TK时，该反应的化学平衡常数K=1。则在相同温度下，当一恒容密闭容器中c(CO2)=2.0×10-2mol·L-1、c(H2)=1.0×10-2mol·L-1、c(CH3OCH3)=1.0×10-4mol·L-1、c(H2O)=2.0×10-4mol·L-1时，v正____________ v逆（填“>”、“ <”或“=”）。

（3）控制适当的条件，CO2与H2也可转化为甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。将CO2、H2按物质的量比为1∶3的比例加入到恒容密闭容器中反应。测得容器中n(CH3OH)在不同温度下随着时间的变化情况如图2所示．

①该反应的△H____________0（填“>”、 “=”、“ <”，下同）

②若温度T1对应的化学平衡常数K1=10，则温度T2对应的化学平衡常数K2____________10。

③下列数据能说明该反应一定处于平衡状态的是____________（填选项字母）。

A．气体密度保持不变　　　　　　　　　　　　　　　　　　 B．n(H2)=0.3mol

C．CO2、H2的消耗速率比为1∶3　　　　　　　　　　　　 D．气体的平均相对分子质量保持不变

（4）图3为某绿色燃料电池的工作原理示意图，写出电池工作时负极上的电极反应式：______________。

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