Question

二甲醚（DME）一种清洁的替代燃料，不含硫，不会形成微粒，而且与汽油相比，排放的NO₂更少，因此是优良的柴油机替代燃料。工业上利用一步法合成二甲醚的反应如下（复合催化剂为CuO/ZnO/Al₂ O₃）：2CO(g)+4H₂(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)  △H= -204.7KJ/mol

（1）若反应在恒温、恒压下进行，以下叙述能说明该反应达到平衡状态的是             （填序号）

A．CO和H₂的物质的量浓度比是1：2

B．CO的消耗速率等于CH₃OCH₃的生成速率的2倍

C．容器中混合气体的体积保持不变

D．容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变

E.容器中混合气体的密度保持不变

（2）600℃时，一步法合成二甲醚过程如下：

CO(g)+2H₂(g) ＝CH₃OH(g)   △H₁= -100.46 KJ/mol

2CH₃OH(g) ＝CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)   △H₂

CO(g)+ H₂O(g) ＝CO₂(g)+H₂(g)   △H₃= -38.7 KJ/mol

则△H₂＝________________

（3）复合催化剂的制备方法之一是Na₂ CO₃共沉淀法：制备1 mol/L的硝酸铜，硝酸锌和硝酸铝的水溶液。然后向盛有去离子水的烧杯中同时滴加混合硝酸盐溶液和1 mol/L的Na₂CO₃水溶液，70℃下搅拌混合。沉淀后过滤，洗涤沉淀物，80℃下干燥12小时，然后500℃下焙烧16小时。请写出上述过程中硝酸铝与Na₂CO₃水溶液反应的离子方程式：                  。

（4）以DME为燃料，氧气为氧化剂，在酸性电解质溶液中用惰性电极制成燃料电池,则通入氧气的电极是电源的           （填正、负）极，通DME的电极反应为                     。

Answer

CDE -3.78KJ/mol 3CO32-+2Al3++3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑

正 CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+

【解析】

试题分析：（1）A、一氧化碳和氢气的物质的量浓度比与反应物的初始量及转化率有关，所以不能说明到达平衡状态，错误；B、一氧化碳的消耗速率与甲醚的生成速率都属于正反应速率，正反应速率之比等于计量数之比，不能说明达到平衡状态，错误；C、随着反应进行混合气体总物质的量减少，由于压强不变，则气体的体积会减小，容器中混合气体的体积保持不变，说明到达平衡，正确；D、气体的总质量保持不变，气体总物质的量减少，则气体的平均摩尔质量逐渐增大，当容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变，说明到平衡，正确；E、气体的总质量保持不变，气体的体积减小，则密度增大，当容器中的混合气体的密度保持不变，说明反应到平衡，正确。故选CDE。（2）根据盖斯定律分析，②-①×2得热化学方程式，反应热=-204.7-（-100.46）×2=-3.78KJ/mol。（3）硝酸铝与碳酸钠水溶各样发生相互促进的水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体，其水解的离子方程式为3CO32-+2Al3++3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑。（4）该燃料电池中，氧气在正极得电子，则通入氧气的电极为电源的正极，负极上二甲醚失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，则负极反应为CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+。

考点：化学配合状态的判断，热化学方程式，原电池和电解池的工作原理