Question

二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀(jì)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(qiáng)2.0～10.0 MPa，溫度230～280℃)進(jìn)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(shí)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

【解析】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(jìn)行。

(2)反應(yīng)3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)可利用題給的三個(gè)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?yàn)榇呋�反�?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(dòng)，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。