Question

【题目】二甲醚又称甲醚，简称 DME，熔点-141.5℃，沸点-24.9℃，与石油液化气(LPG)相似，被誉为“21世纪的清洁燃料”。 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=-90.0kJ·mo l -1

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

回答下列问题：

（1）已知:H2O(1) =H2O(g) △H= +44.0kJ/mol，若由合成气(CO、H2) 制备 1molCH3OCH3(g)，且生成 H2O(1)，其热化学方程式为_______________。

（2）有人模拟该制备原理：500K时，在2L的密闭容器中充入2mol CO和6molH2，5min达到平衡，平衡时测得c(H2)=1.8mo l·L-1， c(CH3OCH3)=0.2mo l·L-1，此时 CO的转化率为__________。用 CH3OH 表示反应①的速率是_____________mo l·L-1·m i n -1，可逆反应②的平衡常数 K2=______________________。

（3）在体积一定的密闭容器中发生反应②，如果该反应的平衡常数 K2 值变小，下列说法正确的是____。

A. 平衡向正反应方向移动 B. 平衡移动的原因是升高了温度

C. 达到新平衡后体系的压强不变 D. 容器中 CH3OCH3 的体积分数减小

（4）一定条件下在恒温恒容的密闭容器中，按不同投料比充入 CO(g)和 H2(g)进行反应①，平衡时 CO(g)和 H2(g)的转化率如图所示，则a=________ (填数值)。

（5）绿色电源“二甲醚燃料电池”的结构如图所示，电解质为 熔 融 态 的 碳 酸 盐 (如 熔 融K2CO3)，其中 CO2 会参与电极反应。 工作时正极的电极反应为______________ 。

Answer 1

【答案】 2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(l ) △H2=-244.0kJ·mo l -1 60% 0.12 1 BD 2 2CO2+O2+4e- =2CO32-

【解析】（1）给H2O(1) =H2O(g) △H= +44.0kJ/mol编号为③，根据盖斯定律，①×2+②-③得：2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(l) △H2=-244.0kJ·mol-1。

（2）由已知，CO和H2按照物质的量之比1：2反应，H2反应了6mol-1.8molL-1×2L=2.4mol，所以CO反应了1.2mol，此时CO的转化率为：1.2mol÷2mol×100%=60%；根据反应①，生成CH3OH1.2mol，用CH3OH表示反应①的速率是1.2mol÷2L÷5min=0.12 molL-1min-1；由c(CH3OCH3)=0.2mol·L-1，可得反应②H2O(g)的平衡浓度为0.2mol·L-1，反应②CH3OH(g)的平衡浓度为1.2mol÷2L-2×0.2mol·L-1=0.2 mol·L-1，所以可逆反应②的平衡常数K2===1。

（3）化学平衡常数只受温度影响，反应②正向为放热反应，升高温度K2值变小，平衡逆向移动，CH3OCH3(g)生成率降低，容器中CH3OCH3的体积分数减小；容器中气体总物质的量不变，容器容积固定，T增大，根据PV=nRT，则P增大，故BD正确。

（4）反应物按化学计量数之比投料，则平衡转化率相同，如图，交点纵坐标表示H2和CO转化率相等，横坐标a表示H2(g)和CO(g)的投料比，所以a=2。

（5）正极上是氧气得电子发生还原反应，由已知熔融K2CO3作电解质，CO2参与反应，故电极反应式为：2CO2+O2+4e- =2CO32-。