二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源.由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:
(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
水煤气变换反应:
(Ⅲ)CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2 (g)△H3=-41.1kJ?mol-1
二甲醚合成反应:
(Ⅳ)2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H4=-24.5kJ?mol-1
回答下列问题:
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一.工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是
Al2O3(铝土矿)+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4,NaAl(OH)4+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3,2Al(OH)3
  △  
.
 
Al2O3+3H2O
Al2O3(铝土矿)+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4,NaAl(OH)4+CO2=Al(OH)3↓+NaHCO3,2Al(OH)3
  △  
.
 
Al2O3+3H2O
(以化学方程式表示).
(2)分析二甲醚合成反应(Ⅳ)对于CO转化率的影响
消耗甲醇,促进甲醇合成反应(Ⅰ)平衡右移,CO转化率增大;生成的H2O,通过水煤气变换反应(Ⅲ)消耗部分CO
消耗甲醇,促进甲醇合成反应(Ⅰ)平衡右移,CO转化率增大;生成的H2O,通过水煤气变换反应(Ⅲ)消耗部分CO

(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为
2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3+H2O(g)△H=-204.7kJ?mol-1
2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3+H2O(g)△H=-204.7kJ?mol-1
.根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响
该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加.压强升高使CO和H2浓度增加,反应速率增大
该反应分子数减少,压强升高使平衡右移,CO和H2转化率增大,CH3OCH3产率增加.压强升高使CO和H2浓度增加,反应速率增大

(4)有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如图所示.其中CO转化率随温度升高而降低的原因是
反应放热,温度升高,平衡左移
反应放热,温度升高,平衡左移

(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度等于甲醇直接燃料电池(5.93kW?h?kg-1).若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为
CH3OCH3+3H2O=2CO2+12H++12e-
CH3OCH3+3H2O=2CO2+12H++12e-
,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生
12
12
个电子的能量;该电池的理论输出电压为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
(列式计算.能量密度=电池输出电能/燃料质量,1kW?h=3.6×106J).

二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:
(i)CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)               △H1 = -90.1kJ?mol-1
(ii)CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)     △H= -49.0kJ?mol-1
水煤气变换反应:
(iii)CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2 (g)      △H= -41.1kJ?mol-1
二甲醚合成反应:
(iV)2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g)        △H= -24.5kJ?mol-1
回答下列问题:
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是                                                     (以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(iV)对于CO转化率的影响                          
(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为           。根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响                      
(4)有研究者在催化剂(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是      

(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度等于甲醇直接燃料电池(5.93kW?h?kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为             ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生     个电子的能量;该电池的理论输出电压为1.20V,能量密度E =                                                             (列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kW?h = 3.6×106J)。

二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:

甲醇合成反应:

(i)CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)               △H1 = -90.1kJ?mol-1

(ii)CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)     △H= -49.0kJ?mol-1

水煤气变换反应:

(iii)CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2 (g)      △H= -41.1kJ?mol-1

二甲醚合成反应:

(iV)2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g)        △H= -24.5kJ?mol-1

回答下列问题:

(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是                                                     (以化学方程式表示)。

(2)分析二甲醚合成反应(iV)对于CO转化率的影响                          

(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为           。根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响                      

(4)有研究者在催化剂(含Cu—Zn—Al—O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是      

(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度等于甲醇直接燃料电池(5.93kW?h?kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为             ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生     个电子的能量;该电池的理论输出电压为1.20V,能量密度E =                                                             (列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kW?h = 3.6×106J)。

 

二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:

甲醇合成反应:

(i)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)           △H=—90.1kJ•mol—1

(ii)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)   △H=—49.0kJ•mol—1

水煤气变换反应:

(iii)CO(g)+H2O(g)=CO2(g) +H2(g)      △H=—41.1kJ•mol—1

二甲醚合成反应:

(iv)2CH3OH(g)=CH3OCH3+H2O(g)     △H=—24.5kJ•mol—1

回答下列问题:

(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是                                                                             

                                                                         (以化学方程式表示)。

(2)分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响                                              

                                                                                            

(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为                            

                       ,根据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响            

                                                                                             

(4)有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如右图所示,其中CO转化率随温度升高而降低的原因是                                                       

(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93kW•h•kg—1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为

                                                                 ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生    个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20V,能量密度E=                                                                     

                                                                (列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1kW•h=3.6×106J)。

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