CO2、CO可与H2在一定条件下反应合成二甲醚（CH3OCH3）、甲醇（CH3OH）、草酸...

CO2、CO可与H2在一定条件下反应合成二甲醚（CH3OCH3）、甲醇（CH3OH）、草酸（H2C2O4）等化工原料。

（1）二甲醚可作为绿色环保型能源。二甲醚空气燃料电池的工作原理如图所示。该电池工作时，c通入的物质为______________ ，该电极的电极反应式为_______________。

（2）某同学用甲醇和其它试剂组装了如下图所示装置，来研究有关电化学问题（甲、乙、丙三池中电解质足量）。当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。

①丙池中F电极为____________（填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”），该池的总反应化学方程式为_______________；

②若丙池溶液的体积为500 mL，当乙池中C极质量减轻5.4g时，丙池溶液的pH为_______（忽略溶液体积的变化）；

③一段时间后，断开电键K，下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是______ (填序号）。

A. Cu　　　　　　　 B. CuO　　　　　　 C. Cu(OH)2　　　　　　　 D. Cu2(OH)2CO3

（3）已知：常温下，H2C2O4的电离常数分别是Ka1≈5.0×10-2，Ka2≈6.0×l0-5。草酸的钾盐有K2C2O4、KHC2O4。常温下，KHC2O4的水解常数Kh2＝___________，KHC2O4溶液的pH______7（填“﹥”、“﹤”或“=”）。

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（6分）甲醇(CH3OH)和二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备甲醇和二甲醚的工业流程如下：

根据要求回答下列问题：

（1）“反应室1”在一定条件下反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)　　　　　　　 ΔH= -90.8kJ·mol-1

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

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

完成热化学反应方程式：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)；ΔH=　　　　 。

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（6分）甲醇(CH3OH)和二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备甲醇和二甲醚的工业流程如下：

根据要求回答下列问题：

（1）“反应室1”在一定条件下反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)　　　　　　 ΔH = -90.8kJ·mol-1

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

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

完成热化学反应方程式：3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)；ΔH =　　　　　　 。

（3）某科研机构研制的一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池(DDFC)，该电池有较高的安全性。该电池总反应为CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O，其工作原理如图所示。

电极a的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　 。

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（2013秋•兰山区期中）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）一定条件下，反应室1中发生反应CH4（g）+H2O（g）═CO（g）+3H2（g）△H＞0．其它条件不变，只降低温度，逆反应速率将 　　　　　　　　　　　　 　　 （填“增大”、“减小”或“不变”）．

（2）图1中反应室3（容积可变的密闭容器）中0.2mol CO与0.4mol H2在催化剂作用下发生可逆反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示，则：

①P1　　 　　　　　　　 　　 P2 （填“＜”、“＞”或“=”）．

②在压强P1下，100℃时反应达到化学平衡，反应室3的容积变为2L，此时CO平衡常为　　　　　　　　　　　 ， 若温度不变，再加入1.0mol CO后重新达到平衡，CO的平衡转化率　　 　　 　 （填“增大”、“不变”或“减小”）．

③保持容积为2L不变，温度100℃不变，向反应室3中再通入0.2mol CO与0.4mol H2，CO的平衡转化率　　　　 （填“增大”、“不变”或“减小”）．

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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、高效等优良的性能。

（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)　 ΔH = -49.0kJ·mol-1,

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

则CO2与H2反应合成二甲醚的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）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表所示：

①写出该反应的平衡常数表达式：K=　　　　　　　　　　 。

②比较该时刻正、逆反应速率的大小：v（正）　　　 v（逆）（填“>”、“<”或“=”）

③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）=　　　　　　　　 。

（3）工业上合成甲醇的反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 ΔH =-90.8kJ·mol-1，若在温度相同、容积均为2L的3个容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时如下：

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

②下列说法正确的是　　　　　　 。

A. c1= c2　　　　 B. Q1= Q2　　　 C. K1= K2　　　　 D. α2+α3 < 100%

③如图表示该反应的反应速率v和时间t的关系图：

各阶段的平衡常数如下表所示：

K4、K5、K6、K7之间的关系为　　　　　　 （填“>”、“<”或“=”）。反应物的转化率最大的一段时间是　　　　　　 。

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一氧化碳是一种用途相当广泛的化工基础原料。可以还原金属氧化物，可以用来合成很多有机物如甲醇（CH3OH）、二甲醚（CH3OCH3）等，还可以作燃料。

(1)在压强为0.1 MPa条件下，将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇： CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　　 △H<0

① 该反应的平衡常数表达式为____________。

② 若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是___________。

A．升高温度　　　　　　　　　　　　　　　 B．将CH3OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大　　　　 D．再充入1 mol CO和3 mol H2

(2）已知：① CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　　　　　　　　 △H1 ＝－90.7 kJ·mol－1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　　　　 △H2 ＝－23.5 kJ·mol－1

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

则 3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)的 △H ＝_______kJ·mol－1

(3)甲醇也是新能源电池的燃料，但它对水质会造成一定的污染。有一种电化学法可消除这种污染。其原理是： 2滴甲醇，1mL 1.0mol·L—1硫酸，4mL 0.1mol·L—1硫酸钴 (CoSO4）混合溶液，插上两根惰性电极，通电，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用图装置模拟上述过程：

① 检验电解时产生的CO2气体，井穴板穴孔内应盛放___________溶液。

② 写出净化甲醇的离子方程式______________________。

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（12分）“生物质"是指由植物或动物生命体衍生得到的物质的总称。“生物质能”是人类解决能源危机的一种重要的能源。“生物质”在一定条件下可气化为CO、H₂等原料气，进而合成甲醇和二甲醚（CH₃OCH₃),相关反应为：

请根据图示回答问题：

(1) 由H₂和CO合成二甲醚的热化学方程式是 ________。

(2) 在T₁、T₂温度下，向两个容积相同的密闭容器中分别通入1molCO和2molH₂合成甲醇，则T₁、T₂温度下对应反应的平衡常数K₁_______K₂(选填“<”、“>”或“=”)。

(3) 在一定条件下，向一个容积可变的密闭容器中充入4molH₂、2molCO、1molCH₃OCH₃（g）和1molH₂0(g),经一定时间反应②达到平衡状态，此时测得混合气体密度是相同条件下起始时的1.6倍。反应开始时正、逆反应速率的大小关系为V(正)_______V(逆）（选填“ >”、“< ”或“=”)，平衡时=_________mol。

(4) 右图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。（a、b均为多孔性Pt电极）

b电极是_______极：（填“正”或“负”）

a电极上的电极反应为_______________。

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合成气（主要成分为CO、CO2和H2）是重要的化工原料，可利用合成气在催化剂存在下直接制备二甲醚（CH3OCH3）。

己知：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 △H1=-49.0kJ·mol-1

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　 △H2=+41.1 kJ·mol-1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　 △H3=-24.5 kJ·mol-1

（1）工业上用CO2和H2在一定条件下反应直接制备二甲醚，主反应为：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

①要使该反应速率和产率都增大，应该采取的措施是__________；若想减少副反应，大幅度提高二甲醚在产物中所占比率的关键因素是__________。

②一定条件下．上述主反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是__________（填标号）。

a．逆反应速率先增大后减小　　　　　　 b．H2的转化率增大

c．反应物的体积百分含量减小　　　　　 d．容器中的变小

③在某压强下，制备二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时CO2的转化率如图（a)所示。T1温度下，将6molCO2和12molH2充入10L的密闭容器中， 5 min后反应达到平衡状态，则0〜5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=__________；KA、 KB、 KC三者之间的大小关系为___________。

（2）在适当条件下由CO和H2直接制备二甲醚，另一产物为水蒸气。

①该反应的热化学方程式是_______________________________。

②CO的转化率、二甲醚的产率与反应温度的关系如图（b）所示，请解释290℃后升高温度，CH3OCH3产率逐渐走低的原因可能是________________________________。

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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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