Question

二甲醚（CH3OCH3）是無色氣體，可作為一種新型能源，由合成氣（組成為H2、CO、和少量CO2）直接制備二甲醚，其中主要過程包括以下四個反應：

甲醇合成反應：

①CO(g）+ 2H2(g)＝CH3OH(g)            △H1=-90.1 kJ·mol-1

②CO2(g)+ 3H2(g)＝CH3OH(g)+H2O(g)          △H2=-49.0 kJ·mol-1

水煤氣變換反應：

③CO(g) + H2O (g)＝CO2(g)+H2(g)          △H3=-41.1 kJ·mol-1

二甲醚合成反應：

④2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g)           △H4=-24.5 kJ·mol-1

⑴Al2O3是合成氣直接制備二甲醚反應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                              （以化學方程式表示） 。

⑵分析二甲醚合成反應④對于CO轉化率的影響                        。

⑶由H2和CO直接制備二甲醚（另一產(chǎn)物為水蒸氣）的熱化學方程式為               。

⑷有研究者在催化劑（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3），壓強為5.0MPa的條件下由H2和CO直接制備二甲醚，結果如下圖所示。其中CO轉化率隨溫度升高而降低的原因是____________。

⑸二甲醚直接燃料電池具有啟動快，效率高等優(yōu)點，其能量密度高于甲醇直接燃燒燃料電池（5.93kW·h·kg-1），若電解質為酸性，二甲醚直接燃料電池的負極反應為_______________。

一個二甲醚分子經(jīng)過電化學氧化，可以產(chǎn)生_______個電子的電量；該電池理論輸出電壓1.20V，能量密度E=_____（列式計算，能量密度=電池輸出電能/燃料質量，1kW·h=3.6×105J ）

Answer 1

答案：（1）Al2O3（鋁土礦）+2NaOH+3H2O＝2NaAl(OH)4；NaAlO2+CO2+2H2O＝NaHCO3+Al(OH)3↓； 2Al(OH)3Al2O3＋3H2O

(2)消耗甲醇，促進甲醇合成反應①平衡向右移，CO轉化率增大；生成的H2O，通過水煤氣變換反應③消耗部分CO。

（3）2CO(g)+4H2(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g)   ΔH=-204.7kJ/mol；該反應分子數(shù)減小，壓強升高使平衡右移，CO和H2的轉化率增大，CH3OCH3產(chǎn)率增加。壓強升高使CO和H2的濃度增加，反應速率增大。

（4）反應放熱，溫度升高，平衡左移

（5）CH3OCH3－12e－＋3H2O＝2CO2＋12H＋；12

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