Question

二甲醚（DME）被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料”。由合成氣制備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
回答下列問題：
（1）則反應(yīng)3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)的△H＝   kJ·mol^-1。
（2）下列措施中，能提高CH₃OCH₃產(chǎn)率的有   。
A．使用過量的CO          B．升高溫度             C．增大壓強(qiáng) 
（3）反應(yīng)③能提高CH₃OCH₃的產(chǎn)率，原因是   。
（4）將合成氣以n(H₂)/n(CO)=2通入1 L的反應(yīng)器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
4H₂(g)+2CO(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H，其CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)變化關(guān)系如圖1所示，下列說法正確的是   。
A．△H <0     
B．P₁<P₂<P₃ 
C．若在P₃和316℃時，起始時n(H₂)/n(CO)=3，則達(dá)到平衡時，CO轉(zhuǎn)化率小于50％[
（5）采用一種新型的催化劑（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H₂制備二甲醚。觀察圖2回答問題。催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為   時最有利于二甲醚的合成。
（6）圖3為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖，a電極的電極反應(yīng)式為   。

圖1                       圖2                      圖3     
（7）甲醇液相脫水法制二甲醚的原理是：CH₃OH +H₂SO₄→CH₃HSO₄+H₂O，
CH₃ HSO₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄。與合成氣制備二甲醚比較，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度低，轉(zhuǎn)化率高，其缺點(diǎn)是   。

Answer 1

（1）-246.1       （2）AC
（3）消耗了反應(yīng)②的H₂O_(g)有利于反應(yīng)②正向進(jìn)行，同時生成了H₂
（4）A           （5）2.0
（6）CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺
（7）H₂SO₄腐蝕設(shè)備或有硫酸廢液產(chǎn)生

試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律，通過①*2+②+③可得反應(yīng)3H₂(g)＋3CO(g)CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)的△H＝-246.1kJ·mol^-1。（2）根據(jù)改反應(yīng)特點(diǎn)，下列措施中，A．使用過量的CO，相當(dāng)于增大反應(yīng)物濃度，平衡右移。 B．升高溫度，平衡左移。C．增大壓強(qiáng)，平衡右移。故 能提高CH₃OCH₃產(chǎn)率的有AC。（3）反應(yīng)③能提高CH₃OCH₃的產(chǎn)率，原因是消耗了反應(yīng)②的H₂O_(g)有利于反應(yīng)②正向進(jìn)行，同時生成了H₂。（4）兩種反應(yīng)物，當(dāng)增加一種物應(yīng)物的量濃度時必將會增大另一物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。起始時n(H₂)/n(CO)=3，比原來投入量比值為2時，氫氣的濃度增大，故平衡時CO轉(zhuǎn)化率要大于50％。答案選A。（5）觀察圖2可知催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2時，二甲醚的選擇性最高。（6）從圖3中看出，a電極是氫離子離開的一極，應(yīng)該是負(fù)極，失電子，二甲醚要在此極上失去電子變成二氧化碳，根據(jù)電苛守恒，電極反應(yīng)式為CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺。（7）甲醇液相脫水法制二甲醚的原理是：CH₃OH +H₂SO₄→CH₃HSO₄+H₂O，CH₃ HSO₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄。與合成氣制備二甲醚比較，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)溫度低，轉(zhuǎn)化率高，其缺點(diǎn)是H₂SO₄腐蝕設(shè)備或有硫酸廢液產(chǎn)生。