工业上用DME法以H2和CO为原料生产甲醚（CH3 OCH3）。其原理是在同一容器中发生如...

工业上用DME法以H2和CO为原料生产甲醚（CH3 OCH3）。其原理是在同一容器中发生如下两个连续反应：

①2H2（g） +CO（g）CH3OH（g）

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）

当达到平衡时实验数据如表，下列分析正确的是

A．反应①、②均为吸热反应

B．290℃时反应②平衡常数值达到最大

C．平衡时，反应①与②中CH3OH的消耗速率一定相等

D．增大压强能增大CH3OCH3产率

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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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二甲醚CH3OCH3又称甲醚，简称DME, 熔点-141.5℃，沸点-24.9℃，与石油液化气（LPG）相似，被誉为“21世纪的淸洁燃料“。由合成气（CO、H2)制备二甲醚的反应原理如下：

①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　　　　　　　 △H1 =-90.0 kJ·mol-1

②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H2O(g)　　 △H2 = -20.0 kJ·mol-1

回答下列问题：

(1)反应①在_____________(填“低温”或“高温”)下易自发进行。

(2)写出由合成气(CO、H2)直接制备CH3OCH3的热化学方程式：______________。

(3)温度为500K时，在2L的密闭容器中充入2mol CO和6molH2发生反应①、②，5min时达到平衡，平衡时CO的转化率为60%，c(CH3OCH3) = 0.2 mol·L-1，用H2表示反应①的速率是________，反应②的平衡常数K=____________。

若在500K时，测得容器中n(CH3OCH3)=2n(CH3OH)，此时反应②的v正_____v逆(填“>”、“<”或“=”)。

(4)研究发现，在体积相同的容器中加入物质的量相同的CO和H2出发生反应①、②，在不同温度和有无催化剂组合下经过相同反应时间测得如下实验数据：

【备注】二甲醚选择性：转化的CO中生成CH3OCH3百分比

①相同温度下，选用Cu/ZnO作催化剂，该催化剂能_______ (填标号)。

A.促进平衡正向移动　　 　　 B.提高反应速率　　 　　　 C.降低反应的活化能

D.改变反应的焓变　　 　　　　　 E.提高CO的平衡转化率

②表中实验数据表明，在500K时，催化剂Cu/ZnO对CO转化成CH3OCH3的选择性有显著的影响，其原因是__________________________。

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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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Ⅰ:为了减少CO的排放，某环境研究小组以CO和H2 为原料合成清洁能源二甲醚(DME)，反应如下：4H2(g) + 2CO(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)　　 ∆H=-198kJ/mol。

（1）如图所示能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线是　　　　　　　　　　 (填曲线标记字母)，其判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）在一定温度下，向2.0L固定的密闭容器中充入2molH2 和1molCO，经过一段时间后，反应4H2(g) + 2CO(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) 达到平衡。反应过程中测得的部分数据见下表：

①0—20min的平均反应速率V(co)=　　　　　　　　 mol/(L·min)；

②达平衡时，H2 的转化率为：　　　　　　　　　　　　 ；

③在上述温度下，向平衡后的2L容器中再充入0.4molH2 和0.4molCH3OCH3 (g)，则化学平衡　　　　　　　　　　　　 (向“正向”、“逆向”或“不”)移动。

（3）用Li2CO3 和Na2CO3 的熔融盐混合物作为电解质，CO为负极燃气，空气与CO2 的混合气体作为正极助燃气，制得在650℃工作的燃料电池，则负极反应式为： 　　　　　　

　　　　　　　　　　　　 ，当燃料电池的电路中有0.2NA个电子发生转移，则标况下生成　　　　 _______升CO2 。

Ⅱ:已知在25℃时，Ksp[Mg(OH)2 ]=1.8X10-11，Ksp[Cu(OH)2 ]=2.2X10-20，在25℃下，向浓度均为0.1mol/L的MgCl2 和CuCl2 混合溶液中逐滴加入氨水，先生成　　　　　　　　 沉淀(填化学式)生成该沉淀的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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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）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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二甲醚（CH₃OCH₃）和甲醇（CH₃OH）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：

请填空：

（1）在一定条件下，反应室1（假设容积为10L）中发生反应：CH₄（g）+H₂O（g）CO（g）+3H₂（g），起始时按体积比1:2充入CH₄和水蒸气，经过一段时间反应达到平衡状态，平衡时混合气的压强比起始时增大20%，则CH₄的转化率为。

（2）在一定条件下，已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气态水，其化学方程式为。

（3）在一定条件下，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） △H ,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，则：

① P₁________P₂  , △H_____0 （填“<”、“>”或“=”）。

②在其它条件不变的情况下，反应室3再增加amolCO与2amolH₂，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,反应放出的热量为QkJ,则该条件下此反应的热化学方程式______________________________________。

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（14分）二甲醚(CH₃OCH₃)和甲醇(CH₃OH)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：

请填空：

（1）在一定条件下，反应室1中发生反应：CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g) △H＞0。

在其它条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将________ (填“增大”、“减小”或“不变”)。将1.0molCH₄和2.0molH₂O通入反应室1（假设容积为10L），1min末有0.1molCO生成，则1min内反应的平均速率v(H₂)=________mol·L^-1·min^-1。

（2）在一定条件下，已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气态水，其化学方程式为________。

（3）在压强为0.1MPa条件下，反应室3(容积为2L)中   0.2molCO与0.4molH₂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、压强的关系如右图所示，则：

① P₁________P₂  (填“<”、“>”或“=”)。

②在P₁压强下，100℃时，反应CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)的平衡常数K的值为________

若温度不变，再加入1.0molCO后重新达到平衡，则CO的转化率________（填“增大”、“不变”或“减小”），CH₃OH的体积分数________（填“增大”、“不变”或“减小”）。

③在其它条件不变的情况下，反应室3再增加0.2molCO与0.4molH₂，达到新平衡时，CO的转化率________（填“增大”、“不变”或“减小”），c(CH₃OH)________0.1mol/L（填“>”、“<”或“ = ”）

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