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)+2H2(g)CH3OH(g)          △H 1=-90.7 kJ·mol-1

② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)   △H 2=-23.5 kJ·mol-1

③ CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)       △H 3=-41.2kJ·mol-1

回答下列问题:

(1)则反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H  ▲  kJ·mol-1

(2)下列措施中,能提高CH3OCH3产率的有  ▲ 

A.使用过量的CO          B.升高温度             C.增大压强 

(3)反应③能提高CH3OCH3的产率,原因是  ▲ 

(4)将合成气以n(H2)/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应:

4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)  △H,其CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示,下列说法正确的是  ▲ 

A.△H <0     

B.P1<P2<P3 

C.若在P3和316℃时,起始时n(H2)/n(CO)=3,则达到平衡时,CO转化率小于50%[

(5)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚。观察图2回答问题。催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为  ▲  时最有利于二甲醚的合成。

(6)图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图,a电极的电极反应式为  ▲ 

(7)甲醇液相脱水法制二甲醚的原理是:CH3OH +H2SO4→CH3HSO4+H2O,

CH3 HSO4+CH3OH→CH3OCH3+H2SO4。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  ▲ 


甲醇可作为燃料电池的原料。以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇。

Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)   ΔH=206.0 kJ·mol-1

Ⅱ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)   ΔH=-129.0 kJ·mol-1

(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为____________________。

(2)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室,在一定条件下发生反应Ⅰ,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如右图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示该反应的平均反应速率为________。

②100 ℃时反应Ⅰ的平衡常数为________。

(3)在压强为0.1 MPa、温度为300 ℃条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应Ⅱ生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的1/2,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是________(填字母序号)。

A.c(H2)减少

B.正反应速率加快,逆反应速率减慢

C.CH3OH 的物质的量增加

D.重新平衡c(H2)/c(CH3OH)减小

E.平衡常数K增大

(4) 写出甲醇-空气-KOH溶液的燃料电池负极的电极反应式:______________________。

(5)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。实验室用如图装置模拟上述过程:

①写出阳极电极反应式________。

②写出除去甲醇的离子方程式_______________。

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