Question

二甲醚（CH₃OCH₃）是無(wú)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(guò)程包括以下四個(gè)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）2 CH₃OH(g) = CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)        △H₄  = -24.5kJ•mol^-1

回答下列問(wèn)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                                                      （以化學(xué)方程式表示）。

（2）分析二甲醚合成反應(yīng)（iV）對(duì)于CO轉(zhuǎn)化率的影響                           。

（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            。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理，分析增加壓強(qiáng)對(duì)直接制備二甲醚反應(yīng)的影響                       。

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

（5）二甲醚直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，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              ，一個(gè)二甲醚分子經(jīng)過(guò)電化學(xué)氧化，可以產(chǎn)生      個(gè)電子的能量；該電池的理論輸出電壓為1.20V，能量密度E =                                                             （列式計(jì)算。能量密度=電池輸出電能/燃料質(zhì)量，1 kW•h = 3.6×10⁶J）。

Answer 1