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:① CO(g)+2H 2 (g)CH 3

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:① CO(g)+2H 2 (g)CH 3,第1张

(1)-246.1       (2)AC

(3)消耗了反应②的H 2 O (g) 有利于反应②正向进行,同时生成了H 2

(4)A           (5)2.0

(6)CH 3 OCH 3 -12e - +3H 2 O=2CO 2 ↑+12H +

(7)H 2 SO 4 腐蚀设备或有硫酸废液产生

试题分析:(1)根据盖斯定律,通过①*2+②+③可得反应3H 2 (g)+3CO(g) CH 3 OCH 3 (g)+CO 2 (g)的△H=-246.1 kJ·mol -1 。(2)根据改反应特点,下列措施中,A.使用过量的CO,相当于增大反应物浓度,平衡右移。 B.升高温度,平衡左移。C.增大压强,平衡右移。故 能提高CH 3 OCH 3 产率的有AC。(3)反应③能提高CH 3 OCH 3 的产率,原因是消耗了反应②的H 2 O (g) 有利于反应②正向进行,同时生成了H 2 。(4)两种反应物,当增加一种物应物的量浓度时必将会增大另一物质的转化率。起始时n(H 2 )/n(CO)=3,比原来投入量比值为2时,氢气的浓度增大,故平衡时CO转化率要大于50%。答案选A。(5)观察图2可知催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 2 时,二甲醚的选择性最高。(6)从图3中看出,a电极是氢离子离开的一极,应该是负极,失电子,二甲醚要在此极上失去电子变成二氧化碳,根据电苛守恒,电极反应式为CH 3 OCH 3 -12e - +3H 2 O=2CO 2 ↑+12H + 。(7)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:CH 3 OH +H 2 SO 4 →CH 3 HSO 4 +H 2 O,CH 3 HSO 4 +CH 3 OH→CH 3 OCH 3 +H 2 SO 4 。与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是H 2 SO 4 腐蚀设备或有硫酸废液产生。

(1)已知①CO( g)+2H2(g)?CH3OH( g)△H1=-90.7kJ?mol-1,

②2CH30H(g)?CH30CH3(g)+H20(g)△H2=-23.5kJ?mol-1,

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

根据盖斯定律,①×2+②+③得3CO(g)+3H2(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-246.1kJ?mol-1,

故答案为:-246.1;

(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;

故答案为:AC;

(3)已知反应③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),能消耗水,使反应②中生成为水的量减少,平衡正向移动,所以CH3OCH3的量增加;

故答案为:消耗了反应②的H2O(g)有利于反应②正向进行,同时生成了H2;

(4)A.由图可知随温度升高,CO的转化率降低,说明升高温度平衡逆移,则正方向为放热反应,故△H<0,故A正确;

B.该反应正方向为体积减小的方向,增大压强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

n(H2)
n(CO)
=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;

故答案为:A;

(5)由图可知当催化剂中

n(Mn)
n(Cu)
约为2时,CO的转化率最大,生成二甲醚的最多;

故答案为:2;

(6)酸性条件下,二甲醚在负极失电子生成二氧化碳,其电极反应式为:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+;

故答案为:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2↑+12H+;

(7)该反应有硫酸参加,因为硫酸是强酸,具有较强的腐蚀性,能腐蚀设备;

故答案为:H2SO4腐蚀设备或有硫酸废液产生.


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