Question

二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”．由合成气制备二甲醚的主要原理如下：

①CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H₁=﹣90.7kJ•mol^﹣1

②2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=﹣23.5kJ•mol^﹣1

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

回答下列问题：

（1）则反应3H₂（g）+3CO（g）⇌CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=        kJ•mol^﹣1．

（2）下列措施中，能提高CH₃OCH₃产率的有        （填字母）．

A．使用过量的CO          B．升高温度             C．增大压强

（3）反应③能提高CH₃OCH₃的产率，原因是                 ．

（4）将合成气以=2通入1L的反应器中，一定条件下发生反应：

4H₂（g）+2CO（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H，其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是             （填字母）．

A．△H＜0

B．P₁＜P₂＜P₃

C．若在P₃和316℃时，起始n（H₂）/n（CO）=3，则达到平衡时，CO转化率小于50%

（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu﹣Mn的合金），利用CO和H₂制备二甲醚．观察图2回答问题．催化剂中约为           时最有利于二甲醚的合成．

（6）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为              ．

Answer

（1）﹣241.6；（2）AC；

（3）反应消耗了H2O（g）有利于反应②正向移动；同时此反应生成了H2，有利于反应①正向移动；（4）A；（5）2.0；（6）CH3OCH3﹣12e﹣+3H2O=2CO2↑+12H+．

【解析】（1）已知合成二甲醚的三步反应如下：

①CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H1=﹣90.7kJ•mol﹣1

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2=﹣23.5kJ•mol﹣1

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

由盖斯定律可知，通过①×2+②+③可得所求反应方程式3H2（g）+3CO（g）⇌CH3OCH3（g）+CO2（g），则△H=2△H1+△H2+△H3=﹣246.1KJ/mol，故答案为：﹣241.6；

（2）A．增大反应物的浓度平衡正移，所以使用过量的CO，能提高CH3OCH3产率，故A正确；

B．该反应为放热反应，升高温度平衡逆移，则CH3OCH3产率会降低，故B错误；

C．该反应正方向为体积减小的方向，所以增大压强平衡正移，能提高CH3OCH3产率，故C正确；

（3）反应消耗了H2O（g）有利于反应②正向移动；同时此反应生成了H2，有利于反应①正向移动，故反应③能提高CH3OCH3的产率，

（4）A．由图可知，压强一定时，随温度升高CO的转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故△H＜0，故A正确；

B．正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，CO的转化率增大，所以P1＞P2＞P3，故B错误；

C．若在P3和316℃时，起始时=3，则增大了氢气的量，增大氢气的浓度，平衡正移，CO的转化率增大，所以CO转化率大于50%，故C错误；

（5）由图可知当催化剂中约为2.0时，CO的转化率最大，生成二甲醚的最多，

（6）由质子交换膜中氢离子移动方向可知，a为负极，b为正极，负极发生氧化反应，甲醚在负极失去电子生成二氧化碳与氢离子，a电极的电极反应式为：CH3OCH3﹣12e﹣+3H2O=2CO2↑+12H+