Question

（2013•绍兴二模）二甲醚（DME）以其优良的性质，被称为21世纪的新型“清洁能源”，近年来，二甲醚最为直接的应用是替

Answer 1

解题思路：（1）根据方法1可知，生成二甲醚需要一氧化碳与氢气合成甲醇，然后甲醇脱水生成二甲醚，所以方法2使用的催化剂必须具有这两方面功能；

（2）通过对比CO₂加氢一步法与液相一步法的反应原理找出优点；

（3）利用盖斯定律根据热化学方程式①×2+②得出CO₂加氢一步法在298K下总反应的热化学方程式；

（4）分析图1、图2，找出不受空速影响的合适反应温度和压强；

（5）根据表中数据，3分钟后达到平衡状态，计算出该反应的平衡常数；向容器分别加入甲醇0.02mol、CH₃OCH₃1.0mol，重新计算出浓度商，与化学平衡常数对比，判断平衡移动方向；

（6）可以设出冷凝液总质量为mg，然后列式计算出甲醇的转化率．

（1）由方法1可知，生成二甲醚需要一氧化碳与氢气合成甲醇，然后甲醇脱水生成二甲醚，所以方法2使用的催化剂必须具有这两方面功能的复合催化剂，

故答案为：既有甲醇合成催化的功能，又有甲醇脱水催化的功能，是一种双功能的复合催化剂；

（2）通过反应原理可以看出，CO₂加氢一步法原料是二氧化碳，原料廉价，产物是二甲醚和水，产物减少了环境污染，

故答案为：原料廉价，能减少环境污染等；

（3）根据盖斯定律及热化学方程式：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-49.01kJ•mol^-1…①

2CH₃OH（l）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（l）△H=-24.02kJ•mol^-1…②

①×2+②可得热化学方程式为：2CO₂（g）+6H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+3H₂O（l）△H=-122.04 kJ•mol^-1，

故答案为：2CO₂（g）+6H₂（g）⇌CH₃OCH₃（g）+3H₂O（l）△H=-122.04 kJ•mol^-1；

（4）根据图1、图2可知，不受空速影响的合适反应温度为320℃、压强在0.2-0.6Mpa，

故答案为：320℃、0.2-0.6Mpa；

（5）根据反应方程式：2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），

反应前c（CH₃OH）/mol•L^-1：0.51 0 0

3分钟后达到平衡状态浓度：0.01 0.25 0.25

平衡常数为：[0.25×0.25

(0.01)2=625，

再向容器分别加入甲醇0.02mol、CH₃OCH₃1.0mol反应的浓度商为：

(1.0+0.25)×0.25

(0.03)2≈347.2＜625，平衡向着正向移动，正反应速率大于逆反应速率，

故答案为：625；＞；

（6）设冷凝液总质量为mg，水的物质的量为：

m•CW/18]mol，甲醇的物质的量为：

m•CM

32mol，

根据反应2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）可知，生成

m•CW

18mol水，需要消耗甲醇的物质的量为：2×

m•CW

18mol，

甲醇的质量为：XM=

m•CM

32

2m•CW

18+

m•CM

32=

32Cw

32Cw+9CM)，

故答案为：XM=

2CW

18

2CW

18+

CM

32或

32C

点评：

本题考点： 制备实验方案的设计；用盖斯定律进行有关反应热的计算；化学平衡的影响因素．

考点点评： 本题借助二甲醚的制取，考查了化学方案的评价、转化率计算、应用盖斯定律书写热化学方程式等知识，题目比较综合，充分考查学生的分析、理解能力，难度稍大．