二甲醚被称为“21世纪的清洁燃料”。利用甲醇脱水可制得二甲醚。反应方程式如下：2CH3OH...

二甲醚（CH3OCH3）被称为“21 世纪的清洁燃料”。利用甲醇脱水可制得二甲醚，反应方程式如下： 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)　　　　 ΔH1

(1)二甲醚亦可通过合成气反应制得，相关热化学方程式如下：

2H2（g）+ CO（g） CH3OH（g）　　　　　　　　　 ΔH2

CO（g）+ H2O（g） CO2（g）+ H2(g)　　　　　　　　 ΔH3

3H2（g）+ 3CO（g） CH3OCH3（g）+ CO2 (g)　　 ΔH4

则ΔH1＝ ________（用含有ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式表示）。

(2)经查阅资料，上述反应平衡状态下 Kp 的计算式为: （Kp 为以分压表示的平衡常数，T 为热力学温度）。且催化剂吸附 H2O(g)的量会受压强影响，从而进一步影响催化效率。)

①在一定温度范围内，随温度升高，CH3OH(g)脱水转化为二甲醚的倾向_______ （填“增大”、“不变”或“减小”）。

②某温度下（此时 Kp=100），在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的分压如下：

此时正、逆反应速率的大小：v正 ____v逆 （填“＞”、 “＜”或“＝”）。

③200℃时，在密闭容器中加入一定量甲醇 CH3OH，反应到达平衡状态时，体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数为 _______（填标号）。

A．＜ B．　　　　 C．~　　　　 D．　　 E．＞

④300℃时，使 CH3OH(g)以一定流速通过催化剂，V/F (按原料流率的催化剂量)、压强对甲醇转化率影响如图1所示。请解释甲醇转化率随压强（压力）变化的规律和产生这种变化的原因，规律__________________________，原因_______________________。

(3)直接二甲醚燃料电池有望大规模商业化应用，工作原理如图2所示。

①该电池的负极反应式为：_______________。

②某直接二甲醚燃料电池装置的能量利用率为 50%，现利用该燃料电池电解氯化铜溶液，若消耗 2.3g 二甲醚，得到铜的质量为_______ g。

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二甲醚被称为“21世纪的清洁燃料”。利用甲醇脱水可制得二甲醚。反应方程式如下：2CH3OH(g)≒CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1

(1) 二甲醚亦可通过合成气反应制得，相关热化学方程式如下：2H2(g)+CO(g)≒CH3OH(g) ΔH2

CO(g)+H2O(g)≒CO2(g)+H2(g) ΔH3 3H2(g)+3CO(g)≒CH3OCH3(g) +CO2(g) ΔH4

则ΔH1=__________________(用含有ΔH2、ΔH3、ΔH4的关系式表示)．

(2)经查阅资料，上述甲醇脱水反应平衡常数Kp的计算式为lnKp= - 2.205+(2708.6137/T)　 (Kp为以分压表示的平衡常数，T为热力学温度)，且催化剂吸附H2O(g)的量会受压强影响，从而进步影响催化效率。

①在一定温度范围内，随温度升高，CH3OH(g)脱水转化为CH3OCH3(g)的倾向__________ (填“增大”、“不变”或“减小”)，ΔH4________2ΔH2+ΔH3 (填“>”、<”或“=”)。

②某温度下(此时Kp=100)，在密闭容器中加入一定量CH3OH，某时刻测得各组分的压如下：

此时正、逆反应速率的大小：V正____V逆(填“>”、“<”或“=”)。

③200℃时，在密闭容器中加入一定量CH3OH，反应到达平衡状态时，体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数为__________(填序号).

A．< 1/3　 B．1/3　　 C．1/3~1/2　 D．1/2　　 E．> 1/2

④300℃时，使CH3OH(g)以一定流速通过催化剂，V/F(按原料流率的催化剂量)、压强对甲醇转化率影响如图1所示。请简述在上述条件下，压强对甲醇转化率影响的规律，并解释变化原因__________。

(3)直接二甲醚燃料电池有望大规模商业化应用，工作原理如图2所示。

①负极的电极反应式为__________。

②现利用该电池电解CuC12溶液，当消耗2.3g二甲醚时，电解所得铜的质量为_________g(设电池的能量利用率为50%)。

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二甲醚被称为21世纪的新型燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上常采用甲醇气相脱水法来获取。其反应方程式为：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)

完成下列填空：

28、有机物分子中都含碳元素，写出碳原子最外层电子的轨道表示式_______________；

写出甲醇分子中官能团的电子式_________________。

29、碳与同主族的短周期元素相比，非金属性较强的是_________（填元素符号）。写出一个能证明你的结论的化学方程式_____________________________________。

30、在温度和体积不变的情况下，能说明反应已达到平衡状态的是______（选填编号）

a.CH3OH的消耗速率与CH3OCH3的消耗速率之比为2：1

b.容器内压强保持不变

c.H2O(g）浓度保持不变

d.气体平均相对分子质量保持不变

31、一定温度下，在三个体积约为2.0 L的恒容密闭容器中发生上述反应：

（1）若要提高CH3OH的平衡转化率，可以采取的措施是______（选填编号）。

a.及时移走产物 b.升高温度 c.充入CH3OH d.降低温度

（2）I号容器内的反应经过t min达到平衡，则CH3OH的平均反应速率为_____________（用含t的式子表示）。II号容器中a =___________mol。

32、若起始时向容器I中充入CH3OH 0.2mol、CH3OCH3 0.30mol和H2O 0.20mol，则反应将向__________（填“正”“逆”）反应方向进行。

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（本题共12分）二甲醚被称为21世纪的新型燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上常采用甲醇气相脱水法来获取。其反应方程式为：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)

完成下列填空：

28、有机物分子中都含碳元素，写出碳原子最外层电子的轨道表示式　　　　　　　　　　 ；

写出甲醇分子中官能团的电子式　　　　　　　　　　　　 。

29、碳与同主族的短周期元素相比，非金属性较强的是　　　　　　 （填元素符号）。写出一个能证明你的结论的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

30、在温度和体积不变的情况下，能说明反应已达到平衡状态的是　　　　 （选填编号）

a.CH3OH的消耗速率与CH3OCH3的消耗速率之比为2：1

b.容器内压强保持不变

c.H2O(g）浓度保持不变

d.气体平均相对分子质量保持不变

31、一定温度下，在三个体积约为2.0 L的恒容密闭容器中发生上述反应：

（1）若要提高CH3OH的平衡转化率，可以采取的措施是　　　　 （选填编号）。

a.及时移走产物　　　　 b.升高温度　　　 c.充入CH3OH　　　　 d.降低温度

（2）I号容器内的反应经过t min达到平衡，则CH3OH的平均反应速率为　　　　　　　　　 （用含t的式子表示）。II号容器中a =　　　　　　　　 mol。

32、若起始时向容器I中充入CH3OH 0.2mol、CH3OCH3 0.30mol和H2O 0.20mol，则反应将向　　　　　　　 （填“正”“逆”）反应方向进行。

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甲醇（CH3OH）和二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料，具有清洁、高效等性能。

（1）CO2可用于合成二甲醚（CH3OCH3），有关反应的热化学方程式如下：

CO2(g) + 3H2(g)＝CH3OH(g) + H2O(g)　 △H=－49.0 kJ·mol-1

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

H2O(l)＝H2O(g)　　　　　　　　　　　　　　 △H= + 44 kJ·mol-1

则CO2与H2反应合成二甲醚生成液态水的热化学方程式为：____________________。

（2）工业上合成甲醇的反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H=－90.8 kJ·mol-1。 下列不能说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是___________

A．v正(H2) = 2v逆(CH3OH)　　　　　 B．n(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1

C．混合气体的密度不变　　　 D．混合气体的平均相对分子质量不变　　 E．容器的压强不变

（3）若反应2CH3OH(g)　 CH3OCH3(g) + H2O(g)在某温度下的化学平衡常数为400，此温度下，在密闭容器中加入一定量甲醇，反应进行到某时刻，测得各物质的浓度如下表所示：

①比较该时刻正、逆反应速率的大小：v(正)_____v(逆)（填“>”、“<”或“=”）。

②若加入甲醇后，经10 min反应达到平衡，则平衡后c(CH3OH)=______________，

该时间内反应速率v(CH3OCH3)=_____________。

（4）利用二甲醚（CH3OCH3）设计一个燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，石墨做电极，该电池负极电极反应式为___________________________。以此燃料电池作为外接电源按如图所示电解硫酸铜溶液，如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液（25℃，CuSO4足量），一段时间后溶液的pH变为1，若要使溶液恢复到起始浓度（温度不变，忽略溶液体积的变化），可向溶液中加入______其质量约为_____g。

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(14分)甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下

（1）写出催化反应室1中在一定条件下进行的化学方程式：　　　　　　　　　　 。

（2）在压强为0.1MPa条件下，反应室3(容积为VL)中amolCO与2amolH2在催化剂作用下反应生成甲醇：CO(g) +2H2(g)CH3OH(g)，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，

则：①P1　　　　　 P2。(填“<”、“>”或“=”)

②在其它条件不变的情况下，反应室3再增加a mol CO与2a mol H2，达到新平衡时，CO的转化率　　　　 。(填“增大”、“减小”或“不变”)

③在P1压强下，100℃时，反应：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的平衡常数为　　　 。(用含a、V的代数式表示)。

（3）下图为绿色电源“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　　 。

（4）水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

① 2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)；ΔH＝－90.8 kJ·mol1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH＝－23.5kJ·mol1

③ CO(g)+H2O(g) CO2(g) + H2(g)；ΔH＝－41.3 kJ·mol1

则反应：3H2(g) +3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH＝　　　　　　 。

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二甲醚(CH3OCH3)是一种新兴化工原料，具有甲基化反应性能。

l.二甲醚的生产：

二甲醚的生产原理之一是利用甲醇脱水成二甲醚，化学方程式如下：

反应i　　 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　　 △H1

(1)已知：甲醇、二甲醚的气态标准燃烧热分别为－761.5kJ·mol－1、－1455.2kJ·mol－1，且H2O(g)=H2O(1)　　 △H=－44.0kJ·mol－1。

反应i的△H1=___________ kJ·mol－1。

(2)反应i中甲醇转化率、二甲醚选择性的百分率与不同催化剂的关系如图1所示，生产时，选择的最佳催化剂是___________。

(3)选定催化剂后，测得平衡时的甲醇转化率与温度的关系如图2所示。经研究产物的典型色谱图发现该过程主要存在的副反应为：

反应ii　 2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g) △H2=－29.1kJ·mol－1

①工业上生产二甲醚的温度通常在270－300℃，高于330℃之后，甲醇转化率下降，根据化学平衡移动原理分析原因是______________________；根据化学反应速率变化分析原因是______________________。

②某温度下，以CH3OH(g)为原料，平衡时各物质的分压数据如下表：

则反应i中，CH3OH(g)的平衡转化率α=___________，反应i的平衡常数Kp=__________(用平衡分压代替平衡浓度计算；结果保留两位有效数字)

Ⅱ.二甲醚的应用：

(4)图3为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图：

①该电池的负极反应式为：______________________；

②若串联该燃料电池电解硫酸钠溶液，消耗4.6g二甲醚后总共可在电解池两极收集到13.44L(标况)气体，该套装置的能量利用率为___________。(保留3位有效数字)

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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）反应①达平衡后采取下列措施,能提高CH3OH产率的有__________。

A.加入H2  B.升高温度　　 C.增大压强 D.使用催化剂

（3）在一定温度下,将4mol CO和4mol H2混合置于2L的密闭容器中发生反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g),60s时达到平衡状态时,测得气体的总物质的量为4mol。达平衡时,氢气的转化率为__________,用CO表示的反应速率为__________,该反应的平衡常数为__________。

（4）以下说法能说明反应3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的有__________。

A. 氢气和二氧化碳的浓度之比为3∶1

B.单位时间内断裂3个H－H同时断裂1个C＝O

C.恒温恒容条件下,气体的密度保持不变

D.恒温恒压条件下,气体的平均摩尔质量保持不变

E.绝热体系中,体系的温度保持不变

（5）二甲醚燃料电池的工作原理如图所示：

该电池负极的电极反应式为__________。

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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）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．P1<P2<P3　

C．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　　 。

图1　　　　　　　　　　　　　　　　 图2　　　　　　　　　　　　　　　 图3　　　　

（7）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　　 。

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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=- 90.7 kJ·mol-1

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

③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3=-41.2 kJ·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）在不同温度下按照相同物质的量投料发生反应①，测得CO的平衡转化率与压强的关系如图所示，下列说法正确的是_____________。

A．反应温度： T1>T2 B．正反应速率：υ正(y)=υ正(w)

C．混合气体密度： ρ(x)>ρ(w) 　　　　　 D．混合气体平均摩尔质量：M(y)<M(z)

E．该反应的△S<0、△H<0，所以能在较低温度下自发进行

（3）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(DME)。如图回答问题; 催化剂中约为_____________时最有利于二甲醚的合成。

（4）高温时二甲醚发生分解反应： CH3OCH3CH4+CO+H2。迅速将二甲醚引入一个504℃的抽成真空的瓶中，在不同时刻t测定瓶内压强P总如下表。

①该反应的平衡常数表达式为Kp=_____________。

②该反应的平衡常数Kp=_____________。(带单位。某一物质的平衡分压=总压×物质的量分数)

（5）一种以二甲醚作为燃料的燃料电池的工作原理如图所示。则其负极的电极反应式为_______________。该电池的理论输出电压为1.20V，则其能量密度E=_____________(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kW·h=3.6×106J，法拉第常数F=96500C·mol-1)。

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