二甲醚(CH3OCH3)常作为甲基化试剂用于生产硫酸二甲酯，CO2催化加氢合成二甲醚的过程...

二甲醚(CH3OCH3)常作为甲基化试剂用于生产硫酸二甲酯，CO2催化加氢合成二甲醚的过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)　　 ΔH1=+41.2kJ·mol-1

反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)　　 ΔH2=-122.5kJ·mol-1

回答下列问题：

(1)2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)　　 ΔH=______，欲提高该反应中CH3OCH3(g)的平衡产率，理论上应采取的措施是______(填标号)。

A.低压高温　　　　　 B.高压低温　　　　　　　　 C.高压高温　　　　　 D.低压低温

(2)一定温度下，在恒容密闭器容中发生反应Ⅱ，下列能判断反应达到平衡状态的有______(填标号)。

A.v正(CO2)=2v逆(CH3OCH3)

B.气体的压强不再变化

C单位时间每消耗2molCO2，同时产生1molCH3OCH3

D.H2与H2O的物质的量之比为2:1

(3)在恒压、CO2和H2的起始量一定条件下，CO2平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性=×100%)随温度的变化如图。T℃时，起始投入2molCO2、6molH2，达到平衡时，反应I理论上消耗H2的物质的量为______；合成二甲醚时较适宜的温度为260℃，其原因是______。

(4)一定温度下，向容积为2L的恒容密闭器容中充入CO(g)和H2O(g)，发生反应：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)。CO和H2O的平衡转化率(a)与起始充入的的关系如图所示：

①a:b=______。

②图中表示CO变化趋势的曲线为______(填“L1”或“L2”)；该温度下，反应的平衡常数K=______。

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CO2资源化利用的方法之一是合成二甲醚（CH3OCH3）。

（1）CO2 催化加氢合成二甲醚的过程中主要发生下列反应：

反应I： CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)　 ∆H= + 41.2 kJ·mol−1

反应II：2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)　 ∆H = －122.5 kJ·mol−1

其中，反应II分以下①、②两步完成，请写出反应①的热化学方程式：①___________

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

（2）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为碱性，二甲醚直接燃料电池的负极反应式为____________。以该电池为电源，用惰性电极电解饱和食盐水的化学方程式为________。

（3）反应I产生的CO，有人设想按下列反应除去：2CO(g) ＝ 2C(s) + O2(g)，已知该反应的∆H＞0，简述该设想能否实现的依据_____________。

（4）CO2在自然界循环时可与CaCO3反应，Ksp（CaCO3）=2.8×10−9。 CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀，现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合，若Na2CO3溶液的浓度为5.6×10−5mol·L−1，则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为________。

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二甲醚(CH3OCH3)，是一种易燃气体。主要作为甲基化试剂和各类气雾推进剂，在制药、染料、农药工业中有许多独特的用途。其制备方法之一可由H2和CO合成：2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)　　 ΔH<0

（1）该反应的ΔS_____0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

（2）在恒温恒容容器中，不能判断该反应达到化学平衡状态的依据是____(选填字母序号)。

a.二甲醚和水蒸气的体积比等于1︰1　　　　 b．容器中压强保持不变

c．υ正（H2）＝4υ逆（CH3OCH3）　　　　　　　 d．容器中一氧化碳的物质的量不再改变

（3）在密闭容器中，反应达到平衡后下列措施能加快反应速率并提高CO转化率的是___(选填字母序号)。

a．将H2O(g)从体系中分离出来　　　　　　　　 b．缩小容器体积，使体系压强增大

c．加入合适的催化剂　　　　　　　　　　　　　 d．升高体系温度

（4）T℃时，在2 L密闭容器中，充入4 molCO和8 molH2发生反应，测得H2的物质的量随时间变化如图中状态Ⅰ(图中实线)所示：

①T℃时，在状态Ⅰ的条件下，反应达到C点时体系处于平衡状态，以H2 表示该反应的平均速率υ(H2)=_________， CO的转化率是________，反应的平衡常数KⅠ=_________。

②若仅改变某一条件，测得H2物质的量随时间变化如图状态Ⅱ所示，则KⅠ _____KⅡ(填“＞”、“＜”或“＝”)。

③若仅改变某一条件时，测得H2的物质的量随时间变化如图状态Ⅲ所示，则改变的条件可能是_____________________________。

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二甲醚(CH3OCH3)是一种易燃气体。主要作为甲基化试剂和各类气雾推进剂，在制药、染料、农药工业中有许多独特的用途。其制备方法之一可由H2和CO合成：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g) +H2O(g)　　 ΔH<0

（1）该反应的ΔS__0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

（2）在密闭容器中，上述反应达到平衡后，下列措施能加快反应速率并提高CO转化率的是__(选填字母序号)。

a．将H2O(g)从体系中分离出来　　　 b．缩小容器体积，使体系压强增大

c．加入合适的催化剂　　　　　　　　 d．升高体系温度

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（14分）

（1）燃料电池作为绿色能源得到迅速发展，二甲醚（CH₃OCH₃）质子交换膜燃料电池的电池反应为：CH₃OCH₃＋3O₂2CO₂＋3H₂O，制取二甲醚的反应如下：

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

CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)         △H=－90.7kJ·mol^－1

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

①写出由CO和H₂制取二甲醚和CO₂的热化学方程式：________。

②二甲醚质子交换膜燃料电池是以酸性溶液为电解质溶液，二甲醚从一个电极通入，O₂从另一电极通入，中间为质子交换膜，通入O₂的一极为________极，电极反应式为________

（2）钢铁工业是国家工业的基础。请回答钢铁冶炼、腐蚀、防护过程的有关问题。

①工业用热还原法炼铁，写出由CO还原赤铁矿（主要成分为Fe₂O₃）的化学方程式：

_________________________________________________________

②生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式____________________________________________________

③下列哪个装置可防止铁棒被腐蚀_____________

④在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置示意图如下，请回答：

A电极对应的金属是________(写元素名称)，

B电极的电极反应式是________________

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二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：　 甲醇合成反应：

（i）CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)　　 △H1 = -90.1kJ•mol-1

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

水煤气变换反应：

（iii）CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2 (g)　　 △H3　 = -41.1kJ•mol-1

二甲醚合成反应：

（iV）2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g)　　 △H4　 = -24.5kJ•mol-1

（1）分析二甲醚合成反应（iV）对于CO转化率的影响　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　 根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响：　　　　　　　　 。

（3）有研究者在催化剂（含Cu—Zn—Al—O和Al2O3）、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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二甲醚是重要的有机中间体，利用二氧化碳加氢合成二甲醚能变废为宝，且可替代汽油作为新型清洁燃料。常温常压下，二氧化碳加氢可选择性生成二甲醚或一氧化碳：

①CO2 (g)＋3H2(g)＝CH3OH(l)＋H2O(l)　　 ΔH1＝－55.7 kJ/mol

②2CH3OH(l) ＝CH3OCH3(g)＋H2O (l)　 ΔH2＝－23.4 kJ/mol

③CO2 (g)＋H2(g) ＝CO(g) + H2O (l)　　 ΔH3

④H2O (l) = H2O (g)　　 ΔH4＝+ 44.0 kJ/mol

（1）已知反应CO2 (g)＋H2(g) ＝CO(g) + H2O (g)　 ΔH，中相关的化学键键能数据如下：

由此计算ΔH=______________，则ΔH3 =________________。

（2）CO2(g)加氢转化为CH3OCH3(g)和H2O(l)的热化学方程式是_______________________。

（3）合成二甲醚往往选用硅铝混合物作催化剂，硅铝比例不同，生成二甲醚或一氧化碳的物质的量分数不同。硅铝比与产物选择性如下图所示，图中A点和B点的平衡常数比较：

KA________KB（填“>、=、<”）。根据以上两条曲线，写出其中一条变化规律：___________________。

（4）常温常压下，向一个2.00 L的密闭恒容容器中加入等量2.00 mol二氧化碳和氢气，平衡时二甲醚的浓度为0.150 mol/L，计算此时二氧化碳的转化率及该反应的平衡常数，要求写出计算过程（计算结果保留3位有效数字）。

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二甲醚（CH₃OCH₃）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H₂、CO、和少量CO₂）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应（均为可逆反应）：

①CO(g)+ 2H₂(g) = CH₃OH(g)                                  △H₁=—90．1 kJ·mol^-1

②CO₂(g)+ 3H₂(g) = CH₃OH(g)+H₂O(g)                       △H₂=—49．0 kJ·mol^-1

水煤气变换反应 ③CO(g) + H₂O (g)=CO₂(g)+H₂(g)             △H₃=—41．1 kJ·mol^-1

二甲醚合成反应 ④2CH₃OH(g)=CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)         △H₄=—24．5 kJ·mol^-1

（1）由H₂和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为________。

（2）一定温度下，在恒容密闭容器中进行反应①，下列描述能说明反应到达平衡状态的是________。

a.容器中气体平均相对分子质量保持不变

b.容器中气体密度保持不变

c.CH₃OH(g)浓度保持不变

d.CH₃OH(g)的消耗速率等于H₂ (g)的消耗速率

（3）一定温度下，将8mol CH₃OH(g)充入5L密闭容器中进行反应④，一段时间后到达平衡状态，反应过程中共放出49kJ热量，则CH₃OH(g)的平衡转化率为________ ，该温度下，平衡常数K=________；该温度下，向容器中再充入2mol CH₃OH(g)，对再次达到的平衡状态的判断正确的是________。

a.CH₃OH(g)的平衡转化率减小

b.CH₃OCH₃ (g)的体积分数增大

c.H₂O(g)浓度为0．5mol·L^-1

d.容器中的压强变为原来的1．25倍

（4）二甲醚—氧气燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇燃料电池，若电解质为酸性，二甲醚—氧气燃料电池的负极反应为________；消耗2．8L(标准状况)氧气时，理论上流经外电路的电子________mol

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CO2催化加氢合成CH4的过程中主要发生下列反应：

①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)　　 ΔH1=-802.0kJ·mol-1

②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　　 ΔH2=+41.2kJ·mol-1

③2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　　 ΔH3=-566.0kJ·mol-1

下列有关说法正确的是（　　 ）

A.CH4的燃烧热为802.0kJ·mol-1

B.反应②能自发进行的原因是ΔS＜0

C.使用催化剂是为了提高CO2加氢时原料的平衡转化率

D.反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的ΔH=-165.2kJ·mol-1

高二化学单选题中等难度题查看答案及解析

(16分)碳酸二甲酯（简称DMC）是一个绿色化学品，可取代光气等有毒物质作为羰基化或甲基化试剂，如：

合成DMC的一种方法如下：

（1）化合物II核磁共振氢谱有　　　　 组峰；1mol该物质可以跟　 　 　 molH2发生加成反应。

（2）反应①中副产物甲醇发生催化氧化反应的方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）反应②原子利用率100%，则化合物III的名称是　　 　　 。化合物IV的结构简式是　　　　 　　　 。

（4）化合物V是化合物II的一种同分异构体，其苯环上的一氯代物有两种，且能发生水解反应和银镜反应，则化合物V的结构简式为（写其中一种）　　　　　　　　　　　　 。

（5）一定条件下，与DMC 1:1发生类似反应①的反应，请写出反应方程式　　　　　　　　　　　　 。

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