二甲醚(CH3OCH3)是重要的能源物質(zhì),其制備、應用與轉化是研究的熱點。
(1)利用合成氣制備二甲醚主要包含三個反應:
CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g);ΔH=-90.4kJ?mol-1
2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g);ΔH=-23.4kJ?mol-1
CO(g)+H2O(g)═H2(g)+CO2(g);ΔH=-41.0kJ?mol-1
則3CO(g)+3H2(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g);ΔH=-245.2kJ?mol-1-245.2kJ?mol-1。
(2)某二甲醚/雙氧水燃料電池的工作原理如圖1所示。電池工作時,電極A附近溶液pH增大增大(填“減小”、“增大”或“不變”);電極B的電極反應式為CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO2-3+11H2OCH3OCH3-12e-+16OH-═2CO2-3+11H2O。
(3)二甲醚催化羰化制備乙醇主要涉及以下兩個反應:
反應Ⅰ:CO(g)+CH3OCH3(g)═CH3COOCH3(g);△H1
反應Ⅱ:CH3COOCH3(g)+2H2(g)═CH3CH2OH(g)+CH3OH(g);△H2
反應Ⅰ、Ⅱ的平衡常數(shù)的對數(shù)lgK1、lgK2與溫度的關系如圖2所示;在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比、體系壓強不變的條件下,同時發(fā)生反應Ⅰ、Ⅱ,平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度的變化如圖3所示。
①△H1<<(填“>”、“<”或“=”)0。
②300~400K時,CH3CH2OH物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度升高而降低的原因是由圖2知,此溫度范圍內(nèi)反應Ⅰ較完全;溫度升高,反應Ⅱ平衡左移,導致CH3CH2OH物質(zhì)的量分數(shù)降低由圖2知,此溫度范圍內(nèi)反應Ⅰ較完全;溫度升高,反應Ⅱ平衡左移,導致CH3CH2OH物質(zhì)的量分數(shù)降低。
③600~700K時,CH3COOCH3物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度升高而降低的原因是溫度升高,反應Ⅰ平衡左移超過反應Ⅱ平衡左移的幅度溫度升高,反應Ⅰ平衡左移超過反應Ⅱ平衡左移的幅度。
④400K時,在催化劑作用下,反應一段時間后,測得CH3CH2OH物質(zhì)的量分數(shù)為10%(圖3中X點)。不改變原料比、溫度和壓強,一定能提高CH3CH2OH物質(zhì)的量分數(shù)的措施有延長反應時間、使用對反應Ⅱ催化性能更好的催化劑延長反應時間、使用對反應Ⅱ催化性能更好的催化劑。
CO
2
-
3
CO
2
-
3
【答案】-245.2kJ?mol-1;增大;CH3OCH3-12e-+16OH-═2+11H2O;<;由圖2知,此溫度范圍內(nèi)反應Ⅰ較完全;溫度升高,反應Ⅱ平衡左移,導致CH3CH2OH物質(zhì)的量分數(shù)降低;溫度升高,反應Ⅰ平衡左移超過反應Ⅱ平衡左移的幅度;延長反應時間、使用對反應Ⅱ催化性能更好的催化劑
CO
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【解答】
【點評】
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