工业上，利用CO和H2合成二甲醚：3CO(g)+3H2 (g)CH3OCH3(g)+CO2...

工业上，利用CO和H2合成二甲醚：3CO(g)+3H2 (g)CH3OCH3(g)+CO2(g) 在合适的温度下，研究者进行了多次实验，每次实验保持原料气组成（3molCO、3molH2） 、体积（10L）、反应时间等因素不变，实验结果如图所示。下列说法正确的是（　 ）

A．X、Y两点对应的CO正反应速率相等

B．合成二甲醚的正反应△H>0

C．反应温度应控制在240℃～260℃之间

D．选择合适催化剂，可以提高CO转化率

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工业上，利用CO和H2合成二甲醚：3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) ，为了寻找合适的温度，研究者进行了多次实验，每次实验保持原料气组成(3mol CO、3mol H2)、体积(10L)、反应时间等因素不变，实验结果如图所示。下列说法正确的是

A．X、Y两点对应的CO正反应速率相等

B．合成二甲醚的正反应△H＞0

C．反应温度控制在240℃～260℃之间

D．选择合适催化剂，可以提高CO的转化率

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二甲醚是一种重要的清洁燃料，可替代氟利昂作制冷剂，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用水煤气合成二甲醚，其反应为：3H2(g)＋3CO(g)  CH3OCH3(g)＋CO2(g)  ΔH<0

（1）在一定条件下的密闭容器中，该反应达到平衡后，只改变一个条件能同时提高反应速率和CO的转化率的是________（填字母代号，下同）。

a．降低温度　                   b．加入催化剂

c．缩小容器体积                 d．减少CO2的浓度

（2）若反应在体积恒定的密闭容器中进行，下列能判断反应已达平衡状态的是________

a．3V正(CO2)＝V逆(CO)          b．生成a mol CO2的同时消耗3a mol H2

c．气体的密度不再改变            d．混合气体的平均相对分子质量不变

（3）300℃时，在体积为2L的容器中充入4 mol H2、6 mol CO。5min时，反应恰好达平衡，此时H2的转化率为75%。

① 5min时V(CO)=_________mol/(L·min)。该温度下，此反应的平衡常数为：_______

② 保持温度不变，在以上已达反应平衡的容器中，将每种物质同时增加1mol，则此时平衡将_______移动（填“正向”、“逆向”、“不”）

（4）.下图中，甲装置为CH3OCH3、O2、KOH三者构成的燃烧电池，其电极均为Pt电极。装置乙中，C、D电极为Pb电极，其表面均覆盖着PbSO4，其电解液为稀H2SO4溶液。

① 写出甲装置中A极的电极反应式___________________________________________

② 写出乙装置中C极的电极反应式___________________________________________

③ 当有23克甲醚参加反应时，D电极的质量变化为______克。

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二甲醚（CH₃OCH₃，沸点为-24.9℃）被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO₂在催化剂作用下合成二甲醚，并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下：

（1）已知：CH₃OCH₃(g)、H₂(g)的标准燃烧热分别为：△H= -1455.0kJ·mol^-1、△H= -285.8 kJ·mol^-1。写出以CO₂、H₂合成CH₃OCH₃的热化学方程式：________；

（2）15～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO₂吸收剂。写出吸收CO₂反应的化学方程式________；

（3）一定条件下用CO₂和H₂合成二甲醚，反应物气流量对CO₂的转化率、二甲醚的选择性（是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例）影响结果如图1所示，当控制气流量为28mL· min^-1时，则生成0.3mol二甲醚需要通入CO₂的物质的量为________；

图1                                       图2

（4）图2为二甲醚燃料电池示意图。

①a电极的电极反应式为________；

②若以1.12 L·min^-l（标准状况）的速率向该电池中通入二甲醚，用该电池电解50mL2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通电0.50 min后，计算理论上可析出金属铜的质量为。

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二甲醚（CH₃OCH₃，沸点为-24.9℃）被称为21世纪的新型能源。科学家利用太阳能分解水生成的氢气与从烟道气中分离出的CO₂在催化剂作用下合成二甲醚，并开发出直接以二甲醚为燃料的燃料电池。其合成流程如下：

（1）已知：CH₃OCH₃(g)、H₂(g)的标准燃烧热分别为：△H= -1455.0kJ·mol^-1、△H= -285.8 kJ·mol^-1。写出以CO₂、H₂合成CH₃OCH₃的热化学方程式：________；

（2）15～20%的乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）水溶液具有弱碱性，上述合成线路中用作CO₂吸收剂。写出吸收CO₂反应的化学方程式________；

（3）一定条件下用CO₂和H₂合成二甲醚，反应物气流量对CO₂的转化率、二甲醚的选择性（是指转化生成二甲醚的碳占已转化碳的比例）影响结果如图1所示，当控制气流量为28mL· min^-1时，则生成0.3mol二甲醚需要通入CO₂的物质的量为________；

图1                                       图2

（4）图2为二甲醚燃料电池示意图。

①a电极的电极反应式为________；

②若以1.12 L·min^-l（标准状况）的速率向该电池中通入二甲醚，用该电池电解50mL2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通电0.50 min后，计算理论上可析出金属铜的质量为。

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CO和H2均是重要的化工原料，CO2的固定和利用对环境保护及能源开发具有重要的意义。

（1）利用水煤气（CO+H2）作为合成气，在同一容器中，选择双催化剂，经过如下三步反应，最终合成二甲醚（CH3OCH3）。

甲醇合成反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 △H1=－90.8kJ·mol－1

水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　　 △H2=－41.3kJ·mol－1

甲醇脱水反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　　 △H3=－23.5kJ·mol－1

写出由CO和H2合成二甲醚气体和水蒸气的热化学方程式____________。

（2）在2L恒容密闭容器中，投入CO(g)和H2(g)各5mol，发生如下反应：

3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)　 △H＜0，CO的转化率α与温度、压强的关系如图所示：

①p1、p2、p3中最大的是________。

②若该反应进行50min时达到平衡，此时CO的转化率α=0.6，则50min内H2的反应速率为____mol·L－1·min－1。

（3）二甲醚（CH3OCH3）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。其工作原理如图所示。X极附近的酸性______（填“减弱”、“增强”或“不变”），Y电极是_____极，写出X电极上发生的电极反应式__________。若用该二甲醚燃料电池电解饱和食盐水（阳极为石墨电极），当有2.3g燃料被消耗时，阴极产生气体的体积为_____L（标准状况下）

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(14分)一种通过铁基氧载体(Fe3O4/FeO)深度还原和再生来合成二甲醚(CH3OCH3)的原理如下图:

(1)二甲醚的合成反应:3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H1

①已知CO、H2与CH3OCH3的燃烧热(△H)分别为akJ/mol、bkJ/mol、ckJ/mol (a、b、c均小于0)，则△H1=____kJ/mol。

②该反应选用CuO/ZnO/Al2O3复合催化剂，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

(2)CH4氧化器中发生的主反应:

i.CH4(g)+Fe3O4(s)CO(g)+2H2(g)+3FeO(s)

ii.CH4(g)+4Fe3O4(s)CO2(g)+2H2O(g)+12FeO(s)

850℃时，压强和部分气体体积分数、固相各组分质量分数的关系如右下图。

①随着压强的增大,反应i的平衡常数K值____ (填“增大”、“减小”或“不变”)。

②结合图像,分析H2O的体积分数变化的原因_________(用化学方程式表示)。

(3)将一定量的FeO和CO2 置于CO2 还原器(体积不变的密闭容器)中，发生的主反应:

CO2(g) +3FeO(s)Fe3O4(s) +CO(g) 　　 △H2

保持其他条件不变，测得不同温度下最终反应体系中CO、CO2体积分数如下表。

①△H2_____0(填“>”或“<”)。

②若在150 ℃时进行上述转化，理论转化率α(FeO)=______。

③在上述反应体系中，一定可以说明该反应达到平衡状态的是_____(填标号)。

A.体系的压强不变　　　　　　　　　　　　　　　　 B. CO2 的 物质的量不变

C.CO的生成速率和消耗速率相等且不等于零　 D.气体的平均摩尔质量不变

④根据化学反应原理,分析CO2 还原器温度设置在170 ℃的原因_________。

高三化学综合题困难题查看答案及解析

工业上可以利用水煤气（H2、CO）合成二甲醚（CH3OCH3），同时生成CO2。

2H2（g）+ CO（g）==CH3OH（g）　　　　 △H=-91.8kJ/mol

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

CO（g）+ H2O（g）==CO2（g）+H2（g）　　　　 △H=-41.3 kJ/mol

下列说法不正确的是

A. CH3OH和乙醇均可发生消去反应

B. CH3OCH3中只含有极性共价键

C. 二甲醚与乙醇互为同分异构体

D. 水煤气合成二甲醚的热化学方程式：3H2（g）+3CO（g）===CH3OCH3 （g）+ CO2（g）　　 △H=-248.4kJ/mol

高三化学单选题中等难度题查看答案及解析

CO2的转化一直是全球研究的热点，其中将CO2和H2合成甲醇及二甲醚具备相对成熟的技术。工业生产中，有以下相关反应(热效应都是在25 ℃，1.01×105Pa下测定)：

①CO2(g) ＋ 3H2(g) CH3OH(l) ＋ H2O(l)　 ΔH ＝－49.01 kJ·mol－1

②2CH3OH(l) CH3OCH3(g) ＋ H2O(l)　 ΔH ＝－24.52 kJ·mol－1

③CO(g) ＋ H2O(l) CO2(g) ＋ H2(g)　 ΔH ＝ －41.17 kJ·mol－1

(1)工业上用CO2和H2合成二甲醚的热化学方程式为_____________________________________。

(2)反应①的平衡常数表达式K＝____________。

(3)在一常温恒容的密闭容器中，放入一定量的甲醇发生如②式化学反应并建立平衡，以下说法正确并可以作为该反应达到平衡状态的判断依据的是__________(填字母)。

A．容器内气体相对分子质量保持不变

B. 容器内气体压强不变

C．相同时间内消耗甲醇的量是消耗二甲醚的两倍

D．甲醇和二甲醚物质的量相等

(4)在三个体积相同的密闭容器中加入相同物质的量的CO和H2O，在不同温度下发生反应③，经过相同时间后测得容器中的CO物质的量与温度的关系如下图：

Ⅰ.A、C两点的速率大小v(A)________(填“大于”“小于”“等于”或“无法判断”)v(C)。

Ⅱ.请解释曲线中CO的物质的量先减小后增大的原因______________________________________________。

(5)一定量的CO2和H2在一密闭容器中发生反应①，下图是容器内CO2的百分含量随着外界条件改变的变化曲线图，请补充完整(t1时刻升温；t2时刻添加催化剂)。__________________

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一种通过铁基氧载体（Fe3O4/FeO）深度还原和再生来合成二甲醚（CH3OCH3）的原理如下图：

(1)二甲醚的合成反应：3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)　 ΔH1

①已知CO、H2与CH3OCH的燃烧热(ΔH)分别为a kJ·mol-1、b kJ·mol-1、c kJ·mol-1、(a、b、c均小于0)，则ΔH1=________kJ·mol-1。

②该反应选用CuO/ZnO/Al2O3复合催化剂，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

(2)CH4氧化器中发生的主反应：

ⅰ. CH4(g)+Fe3O4(s)CO(g)+2H2(g)+3Fe(s)

ⅱ. CH4(g)+4Fe3O4(s)CO2(g)+2H2O(g)+12FeO(s)

850℃时，压强和部分气体体积分数、固相各组分质量分数的关系如右下图。

①随着压强的增大，反应ⅰ的平衡常数K值________（填“增大”、“减小”、 或“不变”）

②结合图像，分析H2O的体积分数变化的原因_________（用化学方程式表示）

(3)将一定量的FeO和CO2置于CO2还原器（体积不变的密闭容器）中，发生的主反应：

CO2(g)+3FeO(s)Fe3O4(s)+ CO (g)　　 ΔH2

保持其他条件不变，测得不同温度下最终反应体系中CO、CO2体积分数如下表：

①ΔH2_______0（填“>”或“<”）。

②若在150℃时进行上述转化，理论转化率ɑ(FeO)=___________。

③在上述反应体系中，一定可以说明该反应达到平衡状态的是______（填标号）。

A.体系的压强不变　　　　　　 B.CO2的物质的量不变

C.CO的生成速率和消耗速率相等且不等于零　　 D.气体的平均摩尔质量不变

④根据化学反应原理，分析CO2还原器温度设置在170℃的原因___________。

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