甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀(jì)的新型燃料.它清潔.高效.具有優(yōu)良的環(huán)保性能.甲醚是一種無色氣體.具有輕微的醚香味.其燃燒熱為1455kJ/mol.甲醚可作燃料電池的燃料．工業(yè)上用合成氣(CO.H2)直接或間接制取甲醚．(1)寫出甲醚燃燒的熱化學(xué)方程式．(2)已知H2的燃燒熱分別是285.8kJ?mol-1.393.5kJ?mol-1,計算反應(yīng)4C(s) 題目和參考答案——青夏教育精英家教網(wǎng)—

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甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀(jì)的新型燃料，它清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能，甲醚是一種無色氣體，具有輕微的醚香味，其燃燒熱為1455kJ/mol，甲醚可作燃料電池的燃料．工業(yè)上用合成氣（CO、H₂）直接或間接制取甲醚．
（1）寫出甲醚燃燒的熱化學(xué)方程式

．
（2）已知H₂（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8kJ?mol^-1、393.5kJ?mol^-1；計算反應(yīng)4C（s）+6H₂（g）+O₂（g）═2CH₂OCH₃（g）的反應(yīng)熱為

．
（3）以甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池．該電池的負(fù)極反應(yīng)式為

；從能量角度分析甲醚用作燃料電池與直接燃燒相比主要的優(yōu)點是

．

（4）用（3）中的燃料電池為電源，以石墨為電極電解500mL滴有酚酞的：NaCl溶液，裝置如圖所示：
①請寫出電解過程中Y電極附近觀察到的現(xiàn)象

．
②當(dāng)燃料電池消耗2.8LO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時，計算此時：NaCl溶液的pH=

（假設(shè)溶液的體積不變，氣體全部從溶液中逸出）．

分析：（1）依據(jù)燃燒熱概念含義是1mol甲醚完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物二氧化碳和液態(tài)水放出的熱量為燃燒熱，結(jié)合書寫方法寫出熱化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)燃燒熱寫出熱化學(xué)方程式，結(jié)合蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式和對應(yīng)焓變；
（3）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醚在負(fù)極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，原電池反應(yīng)比直接燃燒能量轉(zhuǎn)化率高；
（4）①惰性電極電解飽和食鹽水，Y電極是陽極，溶液中氯離子失電子生成氯氣；
②依據(jù)原電池和電解池中存在的電子守恒結(jié)合電極反應(yīng)計算溶液PH；

解答：解：（1）甲醚的燃燒熱為1455kJ/mol，則燃燒方式的熱化學(xué)方程式為：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₁=-1455kJ/mol；
故答案為：CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₁=-1455kJ/mol；
（2）H₂（g）和C（s）的燃燒熱分別是285.8kJ?mol^-1、393.5kJ?mol^-1；熱化學(xué)方程式
①H₂（g）+

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8KJ/mol；
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5KJ/mol；
③CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H₁=-1455kJ/mol；
依據(jù)蓋斯定律計算①×3+②×2-③得到反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：2C（s）+3H₂（g）+

O₂（g）═CH₂OCH₃（g）：△H=-169.4kJ/mol；
4C（s）+6H₂（g）+O₂（g）═2CH₂OCH₃（g）：△H=-378.8kJ/mol；
故答案為：△H=-378.8kJ/mol；
（3）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醚在負(fù)極放電，堿性條件下生成碳酸根與水，電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃+16OH^--12e^-=2CO₃^2-+11H₂O；從能量角度分析甲醚用作燃料電池與直接燃燒相比主要的優(yōu)點是能量利用和轉(zhuǎn)化率高；
故答案為：CH₃OCH₃+16OH^-12e^-=2CO^2-₃+11H₂O，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率高；
（4）①電解池中Y電極為陽極，溶液中氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，現(xiàn)象是冒氣泡，上部溶液呈黃綠色；
故答案為：Y電極附近溶液中有氣體產(chǎn)生，上部分呈黃綠色；
②當(dāng)燃料電池消耗2.8LO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）物質(zhì)的量=

2.8L

22.4L/mol

=0.125mol，電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，電子轉(zhuǎn)移為0.5mol，電解池中陽極電極反應(yīng)為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，依據(jù)電子守恒溶液中減少氫氧根離子物質(zhì)的量和增加的氫離子物質(zhì)的量守恒，則溶液中氫離子濃度=

0.5mol

0.5L

=1mol/L，此時NaCl溶液的pH=14；
故答案為：14；

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫方法和燃燒熱概念，蓋斯定律的計算應(yīng)用，原電池反應(yīng)、電解池反應(yīng)原理的應(yīng)用判斷，掌握實質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（2009?靜安區(qū)二模）甲醚（CH₃OCH₃）是一種新型的合成“柴油”，它可由天然氣（體積分?jǐn)?shù)：CO₂為5%，CH₄為95%）合成．合成甲醚主要步驟為造氣和合成．過程如下（氣體體積均在同溫同壓下測定；氧氣由空氣提供，其中N₂和O₂的體積比為4：1；不考慮CO與水的反應(yīng)；各步反應(yīng)轉(zhuǎn)化率均為100%）：

（1）若造氣得到的氣體只含CO和H₂，該混合氣體中，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%，則氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

（100-2.33a）

%（用含a的式子表示）．
（2）造氣時每使用100m³天然氣，應(yīng)同時通入水蒸氣

m³、空氣

200

m³，才能保證合成時CO與H₂的體積比為1：2；合成甲醚后，有

m³的水蒸氣可參加循環(huán)生產(chǎn)．
（3）若只用天然氣和空氣造氣，合成后得到的蒸氣成分如下表：

氣體	CH₃OCH₃	H₂O	N₂	A
體積（m³）	95	95	x	y

則A氣體的分子式為

； x=

360

．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（2011?如皋市模擬）二甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀(jì)的新型能源，它清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能．
Ⅰ．工業(yè)制備二甲醚的生產(chǎn)流程如下：

催化反應(yīng)室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）進(jìn)行下列反應(yīng)：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.7kJ/mol
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ/mol
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol
（1）甲烷氧化可制合成氣：CH₄（g）+

O₂（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=-35.6kJ/mol，該反應(yīng)是

自發(fā)

反應(yīng)（填“自發(fā)”或“非自發(fā)”）．

（2）催化反應(yīng)室中總反應(yīng)3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=

-246.1kJ/mol

．830℃時反應(yīng)③的K=1.0，則在催化反應(yīng)室中反應(yīng)③的K

＞

1.0（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）上述流程中，可循環(huán)使用的物質(zhì)有

CO、H₂、甲醇和水

．
Ⅱ．如圖為綠色電源“直接二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖．
（1）b電極是

正

極．
（2）a電極的反應(yīng)式為

（CH₃）₂O-12e^-+3H₂O═2CO₂+12H⁺

．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

二甲醚（CH₃OCH₃）是無色氣體，可作為一種新型能源．由合成氣（組成為H₂、CO和少量的CO₂）直接制備二甲醚，其中的主要過程包括以下四個反應(yīng)：
甲醇合成反應(yīng)：
（Ⅰ）CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ?mol^-1
（Ⅱ）CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂=-49.0kJ?mol^-1
水煤氣變換反應(yīng)：
（Ⅲ）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂ （g）△H₃=-41.1kJ?mol^-1
二甲醚合成反應(yīng)：
（Ⅳ）2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ?mol^-1
回答下列問題：
（1）Al₂O₃是合成氣直接制備二甲醚反應(yīng)催化劑的主要成分之一．工業(yè)上從鋁土礦制備較高純度Al₂O₃的主要工藝流程是

Al₂O₃（鋁土礦）+2NaOH+3H₂O=2NaAl（OH）₄，NaAl（OH）₄+CO₂=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，2Al（OH）₃

△

Al₂O₃+3H₂O

Al₂O₃（鋁土礦）+2NaOH+3H₂O=2NaAl（OH）₄，NaAl（OH）₄+CO₂=Al（OH）₃↓+NaHCO₃，2Al（OH）₃

△

Al₂O₃+3H₂O

（以化學(xué)方程式表示）．
（2）分析二甲醚合成反應(yīng)（Ⅳ）對于CO轉(zhuǎn)化率的影響

消耗甲醇，促進(jìn)甲醇合成反應(yīng)（Ⅰ）平衡右移，CO轉(zhuǎn)化率增大；生成的H₂O，通過水煤氣變換反應(yīng)（Ⅲ）消耗部分CO

．
（3）由H₂和CO直接制備二甲醚（另一產(chǎn)物為水蒸氣）的熱化學(xué)方程式為

2CO（g）+4H₂（g）=CH₃OCH₃+H₂O（g）△H=-204.7kJ?mol^-1

．根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析增加壓強對直接制備二甲醚反應(yīng)的影響

該反應(yīng)分子數(shù)減少，壓強升高使平衡右移，CO和H₂轉(zhuǎn)化率增大，CH₃OCH₃產(chǎn)率增加．壓強升高使CO和H₂濃度增加，反應(yīng)速率增大

．
（4）有研究者在催化劑（含Cu-Zn-Al-O和Al₂O₃）、壓強為5.0MPa的條件下，由H₂和CO直接制備二甲醚，結(jié)果如圖所示．其中CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低的原因是

反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡左移

．
（5）二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點，其能量密度等于甲醇直接燃料電池（5.93kW?h?kg^-1）．若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為

CH₃OCH₃+3H₂O=2CO₂+12H⁺+12e^-

，一個二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生

個電子的能量；該電池的理論輸出電壓為1.20V，能量密度E=

1.2V×

1000g

46g/mol

×12×96500C/mol

1Kg

3.6×106J?kw-1?h-1

=8.39KW?h?kg^-1

1.2V×

1000g

46g/mol

×12×96500C/mol

1Kg

3.6×106J?kw-1?h-1

=8.39KW?h?kg^-1

（列式計算．能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量，1kW?h=3.6×10⁶J）．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：閱讀理解

二甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀(jì)的新型能源，是一種高效、清潔能源．
Ⅰ．工業(yè)制備二甲醚的生產(chǎn)流程如下：

催化反應(yīng)室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）發(fā)生如下反應(yīng)：
①CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.7kJ/mol
②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-23.5kJ/mol
③CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ/mol
（1）二甲醚也可以通過天然氣和CO₂合成制得，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

3CH₄+CO₂→2CH₃OCH₃

．
（2）催化反應(yīng)室中總反應(yīng)3CO（g）+3H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=

-246.1kJ/mol

，830℃時反應(yīng)③的K=1.0，則在催化反應(yīng)室中反應(yīng)③的K

＞

1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）在溫度相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒壓，發(fā)生反應(yīng)②，測得反應(yīng)達(dá)到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下．

容器	甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量	1mol CH₃OCH₃、1mol H₂O	2mol CH₃OH	1mol CH₃OH
CH₃OH的濃度（mol/L）	c₁	c₂	c₃
反應(yīng)的能量變化	吸收a kJ	放出b kJ	放出c kJ
平衡時體積（L）	V₁	V₂	V₃
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α ₁	α ₂	α ₃

下列說法正確的是

A、B、C

．（填字母序號）
A．a(chǎn)+2c=23.5 B．α₁+α₂=1 C．V₁＞V₃ D．c₁=2c₃
（4）上述生產(chǎn)流程中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)有

甲醇和水、CO和H₂

．
Ⅱ．用二甲醚-空氣堿性（KOH）燃料電池作電源電解精煉粗銅（如圖），在接通電路一段時間純Cu質(zhì)量增加3.2g．

（5）請寫出燃料電池中的負(fù)極反應(yīng)式：

CH₃OCH₃-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+11H₂O

．
（6）燃料電池正極消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的體積是

2.8L

（空氣中O₂體積分?jǐn)?shù)以20%計算）．

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科目：高中化學(xué) 來源： 題型：

（2012?丹東模擬）二甲醚（CH₃OCH₃）被稱為21世紀(jì)的新型燃料，在未來可能替代汽油、液化氣、煤氣等并具有優(yōu)良的環(huán)保性能．工業(yè)制備二甲醚在催化反應(yīng)室中（壓力2.0～10.0Mpa，溫度230～280℃）進(jìn)行下列反應(yīng)：
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
（1）若要增大反應(yīng)①中H₂的轉(zhuǎn)化率，在其它條件不變的情況下可以采取的措施為

B C

．
A．加入某物質(zhì)作催化劑
B．加入一定量CO
C．反應(yīng)溫度降低
D．增大容器體積
（2）在某溫度下，若反應(yīng)①的起始濃度分別為：c（CO）=1mol/L，c（H₂）=2.4mol/L，5min后達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則5min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為

0.1mol/（L?min）

；若反應(yīng)物的起始濃度分別為：c（CO）=4mol/L，c（H₂）=a mol/L；達(dá)到平衡后，c（CH₃OH）=2mol/L，a=

5.4

mol/L．
（3）催化反應(yīng)室中總反應(yīng)3CO（g）+3H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）的△H=

-246.1 kJ?mol^-1

；830℃時反應(yīng)③的K=1.0，則在催化反應(yīng)室中反應(yīng)③的K

＞

1.0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（4）二甲醚的燃燒熱為1455kJ?mol^-1，則二甲醚燃燒的熱化學(xué)方程式為

CH₃OCH₃（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+3H₂O（l）△H=-1455 kJ?mol^-1

．

（5）“二甲醚燃料電池”是一種綠色電源，其工作原理如圖所示．寫出a電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式

CH₃OCH₃+3H₂O-12e^-=2CO₂+12H⁺

．

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