Question

29.二甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀的新型燃料，它清潔、高效，具有優(yōu)良的環(huán)保性能。四川是利用天然氣生產(chǎn)二甲醚的重要基地之一。

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（l）與二甲醚相對分子質量相等且元素種類相同的有機物的結構簡式是：_________________________。

（2）二甲醚可由合成氣（CO+H₂）在一定條件下制得。用合成氣制二甲醚時，還產(chǎn)生了一種可參與大氣循環(huán)的無機化合物，該反應的化學方程式可能是：______________________________。

（3）以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池。該電池中負極上的電極反應式是：______________________________________________________。  

（4）制備二甲醚的合成氣可由甲烷與水蒸氣或二氧化碳經(jīng)高溫催化反應制得。合成氣除制二甲醚外，還可用于冶煉金屬，用它冶煉鐵的生產(chǎn)過程可示意如下：

①在催化反應室中進行的反應均為可逆反應.增大體系的壓強對甲烷轉化率的影響是__________（填“增大”、“減小”或“不變”）。

②在上述煉鐵過程的某時間段內，若有x m³（標準狀況）的甲烷進入燃燒室中充分燃燒，還原反應室有5 y kg（即×10³mol）鐵生成，假設燃燒室與還原反應室產(chǎn)生的高溫尾氣全部進人催化反應室，則這些高溫尾氣在理論上可產(chǎn)生合成氣_______m³（標準狀況）。

Answer 1

（1）CH₃CH₂OH、HCOOH

（2）3CO+3H₂＝CH₃OCH₃+CO₂或2CO+4H₂＝CH₃OCH₃+H₂O

（3）CH₃OCH₃+16OH^--12e^-＝2+11H₂O

（4）①減小�、�12(x+y）

解析：本題以二甲醚為載體，考查考生綜合應用同分異構體，原電池及化學平衡等內容解決實際問題的能力。

(1)由于醇與等碳原子數(shù)的醚為同分異構體，顯然相對分子質量相等，C₂H₅OH符合條件，由于1 mol O的質量等于1 mol CH₄的質量。1 mol碳的質量等于12 mol H的質量，在C₂H₆O的基礎上去掉1個CH₄而同時增加一個氧即CH₂O₂應符合條件，經(jīng)驗證，沒有其他的分子符合題意。

(2)根據(jù)質量守恒定律及氧化還原反應規(guī)律可得如下符合條件的化學方程式：3CO+3H₂===CH₃OCH₃+CO₂或2CO+4H₂===CH₃OCH₃+H₂O。

(3)由原電池原理可知負極發(fā)生氧化反應失電子，由于CH₃OCH₃被氧化的產(chǎn)物在堿性溶液中不能存在，故負極反應產(chǎn)物應為CO和H₂O，即CH₃OCH₃+16OH^－－12e^－===2CO+11H₂O。

(4)由CH₄+H₂O(g)CO+3H₂①和反應CH₄+CO₂2CO+2H₂②知，增大壓強可使上述平衡向逆反應方向移動，減少CH₄的轉化率。由反應CH₄+2O₂CO₂+2H₂O知

x m³的CH₄可產(chǎn)生3x m³的CO₂與H₂O的混合氣體；又由Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂，F(xiàn)e₂O₃+3H₂2Fe+3H₂O知，生成·10³ mol的Fe產(chǎn)生3y m³的高溫尾氣，故由反應①②知最后可得合成氣12(x+y) m³。