二甲醚(CH
3OCH
3)被稱為21世紀(jì)的新型能源,是一種高效、清潔能源.
Ⅰ.工業(yè)制備二甲醚的生產(chǎn)流程如下:
催化反應(yīng)室中(壓力2.0~10.0Mpa,溫度230~280℃)發(fā)生如下反應(yīng):
①CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H=-90.7kJ/mol
②2CH
3OH(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g)△H=-23.5kJ/mol
③CO(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+H
2(g)△H=-41.2kJ/mol
(1)二甲醚也可以通過天然氣和CO
2合成制得,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
3CH4+CO2→2CH3OCH3
3CH4+CO2→2CH3OCH3
.
(2)催化反應(yīng)室中總反應(yīng)3CO(g)+3H
2(g)?CH
3OCH
3(g)+CO
2(g)的△H=
-246.1kJ/mol
-246.1kJ/mol
,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)在溫度相同的3個密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒壓,發(fā)生反應(yīng)②,測得反應(yīng)達(dá)到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下.
容器 |
甲 |
乙 |
丙 |
反應(yīng)物投入量 |
1mol CH3OCH3、1mol H2O |
2mol CH3OH |
1mol CH3OH |
CH3OH的濃度(mol/L) |
c1 |
c2 |
c3 |
反應(yīng)的能量變化 |
吸收a kJ |
放出b kJ |
放出c kJ |
平衡時體積(L) |
V1 |
V2 |
V3 |
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 |
α 1 |
α 2 |
α 3 |
下列說法正確的是
A、B、C
A、B、C
.(填字母序號)
A.a(chǎn)+2c=23.5 B.α
1+α
2=1 C.V
1>V
3 D.c
1=2c
3(4)上述生產(chǎn)流程中,可以循環(huán)使用的物質(zhì)有
甲醇和水、CO和H2
甲醇和水、CO和H2
.
Ⅱ.用二甲醚-空氣堿性(KOH)燃料電池作電源電解精煉粗銅(如圖),在接通電路一段時間純Cu質(zhì)量增加3.2g.
(5)請寫出燃料電池中的負(fù)極反應(yīng)式:
CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O
CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O
.
(6)燃料電池正極消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的體積是
2.8L
2.8L
(空氣中O
2體積分?jǐn)?shù)以20%計算).