Question

二甲醚(CH₃OCH₃)被稱為21世紀的新型能源，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(壓強2.0～10.0 MPa，溫度230～280℃)進行下列反應(yīng)：
CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)ΔH＝－90.7 kJ/mol ①
2CH₃OH(g) CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)ΔH＝－23.5 kJ/mol ②
CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)ΔH＝－41.2 kJ/mol ③
(1)甲烷氧化可制得合成氣，反應(yīng)如下：CH₄(g)＋O₂(g) CO(g)＋2H₂(g) ΔH＝－35.6 kJ/mol。該反應(yīng)是       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ΔH＝           。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)上述反應(yīng)中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)有       。
Ⅱ.如圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。b電極是       極。

Answer 1

Ⅰ.(1)自發(fā) (2)－246.1 kJ/mol >
(3)CO、H₂、甲醇和水
Ⅱ.正

Ⅰ.(1)反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量增大，混亂度增加，熵增大，ΔS>0，由復(fù)合判據(jù)得該反應(yīng)能自發(fā)進行。
(2)反應(yīng)3CO(g)＋3H₂(g) CH₃OCH₃(g)＋CO₂(g)可利用題給的三個反應(yīng)，將①×2＋②＋③得到，則ΔH＝－90.7 kJ/mol×2＋(－23.5 kJ/mol)＋(－41.2 kJ/mol)＝－246.1 kJ/mol；因為催化反應(yīng)室中的溫度低于830℃，溫度降低，反應(yīng)③的平衡向正反應(yīng)方向移動，故K>1.0。
(3)從流程圖中可以看出排出的物質(zhì)CO、H₂、甲醇和水在反應(yīng)①、②、③中可以作為反應(yīng)物，故均可以循環(huán)利用。
Ⅱ.燃料電池中通入O₂的一極發(fā)生還原反應(yīng)，即b電極是正極。