二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的精细化工产品,被认为是二十一世纪最有潜力的燃料(已知:CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(1)△H

二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的精细化工产品,被认为是二十一世纪最有潜力的燃料(已知:CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(1)△H

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二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的精细化工产品,被认为是二十一世纪最有潜力的燃料(已知:CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(1)△H=-1455KJ/mol).同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃.工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段:

①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚;
2CH3OH
催化剂



CH3OCH3+H2O
②合成气CO与H2直合成二甲醚:
3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-247kJ/mol
③天然气与水蒸气反应制备二甲醚.以CH4和H20为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下:

(1)写出CO(g)、H2(g)、O2(g)反应生成CO2(g)和H2O(1)的热化学方程式______.
(2)①方法中用甲醇液体与浓硫酸作用直接脱水制二甲醚,尽管产率高,但是逐步被淘汰的主要原因是______.
(3)在反应室2中,一定条件下发生反应3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)在密闭容器中达到平衡后,要提高CO的转化率,可以采取的措施是______.
A.低温高压B.加催化剂C.增加CO浓度D.分离出二甲醚
(4)在反应室3中,在一定温度和压强条件下发生了反应:
CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),△H<0,
反应达到平衡时,改变温度(T)和压强(P),反应混合物CH3OH“物质的量分数”变化情况如图所示,关于温度(T)和压强(P)的关系判断正确的是______.(填序号).
A.P3>P2 T3>T2 B.P2>P4 T4>T2
C.P1>P3 T1>T3 D.P1>P4 T2>T3
(5)反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H>0写出平衡常数的表达式:______.如果温度降低,该反应的平衡常数______.(填“不变”、“变大”、“变小”)
(6)如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图.则a电极的反应式为:______.
答案
(1)已知①CH3OCH3(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(1)△H=-1455KJ/mol;
②3H2(g)+3CO(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-247kJ/mol,反应CO(g)+H2(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(1)可以是
1
3
(①+②)得到,所以△H=-567.3kJ/mol,故答案为:CO(g)+H2(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(1),△H=-567.3kJ/mol;
(2)浓硫酸具有强的腐蚀性,对设备腐蚀严重,且会伴随反应产物二氧化硫的产生,环境污染严重,并且操作条件恶劣,故答案为:浓硫酸对设备腐蚀严重,环境污染严重,操作条件恶劣;
(3)A.低温高压均能使得化学平衡正向移动,可以提高CO的转化率,故A正确;
B.加催化剂,不会改变转化率,故B错误;
C.增加CO浓度,会使其转化率减小,故C错误;
D.分离出二甲醚,能使得化学平衡正向移动,可以提高CO的转化率,故D正确;
故选AD.
(4)对于反应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),△H<0,压强越大,甲醇的物质的量分数则越大,温度越高,甲醇的物质的量分数越小,所以P1>P3、T1>T3,P1>P4、T2>T3,故答案为:CD;
(5)反应CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)△H>0的平衡常数的表达式K=
c(CO)•c3(H2)
c(CH4)•c(H2O)
,该反应是吸热的,所以如果温度降低,化学平衡常数减小,故答案为:变小;
(6)燃料电池中,通入燃料二甲醚的电极a是负极,该极上发生失电子的氧化反应,即(CH22O-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O,
故答案为:(CH22O-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O.
举一反三
将煤转化为水煤气的主要化学反应为:
C+H2O
高温
.
CO+H2
C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃烧的热化学方程式为:
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(g)△H=-242.0kJ•mol-1
CO(g)+
1
2
O2(g)═CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1
请回答:
(1)根据以上数据,写出C(s)与水蒸气反应的热化学反应方程式:______.
(2)比较反应热数据可知,1molCO(g)和1molH2(g)完全燃烧放出的热量之和比1molC(s)完全燃烧放出的热量多.甲同学据此认为“煤转化为水煤气可以使煤燃烧放出更多的热量”;乙同学根据盖斯定律作出下列循环图(见图):

并据此认为“煤转化为水煤气再燃烧放出的热量与煤直接燃烧放出的热量相等”.
请分析:甲、乙两同学观点正确的是______(填“甲”或“乙”);判断的理由是______.
(3)将煤转化为水煤气作为燃料和煤直接燃烧相比有很多优点,请列举其中的两个优点______,
______.
(4)水煤气不仅是优良的气体燃料,也是重要的有机化工原料.
CO和H2在一定条件下可以合成:①甲醇、②甲醛、③甲酸、④乙酸.
试分析当CO和H2按1:1的体积比混合反应,合成上述______(填序号)物质时,可以满足“绿色化学”的要求,完全利用原料中的原子,实现零排放.
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已知在25℃时:2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H1=-222kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H2=-484kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H3=-394kJ/mol
则25℃时,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的反应热△H4为(   )
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A.-82kJ/molB.-41kJ/molC.-312kJ/molD.+82kJ/mol
已知下列热化学方程式:
Zn(s)+
1
2
O2(g)=ZnO(s)△H=-351.1kJ/mol
Hg(l)+
1
2
O2(g)=HgO(s)△H=-90.7kJ/mol
由此可知反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)的焓变为______.
(1)写出H2S的电离方程式______;
(2)写出熔融状态下硫酸氢钠的电离方程式______;
(3)已知1g氢气完全燃烧生成液态水放出143KJ热量,写出表示H2燃烧热热化学方程式______;
(4)已知相同条件下:
4Ca5(PO43F(s)+3SiO2(s)=6Ca3(PO42(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g)△H1
2Ca3(PO42(s)+10C(s)=P4(g)+6CaO(s)+10CO(g)△H2
SiO2(s)+CaO(s)=CaSiO3(s)△H3
4Ca5(PO43F(s)+2lSiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g)△H
用△H1、△H2和△H3表示△H,△H=______.
已知化学反应的热效应只与反应物的初始状态和生成物的最终状态有关,如图(Ⅰ)所示:△H1=△H2+△H3,根据上述原理和图(Ⅱ)所示,判断各对应的反应热关系中不正确的是(   )
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A.A→F△H=-△H6
B.A→D△H=△H1+△H2+△H3
C.△H1+△H2+△H3+△H4+△H5+△H6=0
D.△H1+△H6=△H2+△H3+△H4+△H5