Question

二甲醚(CH3OCH3)被稱為21世紀的新型能源，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：

催化反應室中(壓強2.0～10.0 MPa，溫度230～280℃)進行下列反應：

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，反應如下：CH4(g)＋O2(g) CO(g)＋2H2(g) ΔH＝－35.6 kJ/mol。該反應是 反應(填“自發(fā)”或“非自發(fā)”)。

(2)催化反應室中總反應3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝ 。830℃時反應③的K＝1.0，則在催化反應室中反應③的K 1.0(填“>”、“<”或“＝”)。

(3)上述反應中，可以循環(huán)使用的物質有 。

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)反應后氣體的物質的量增大，混亂度增加，熵增大，ΔS>0，由復合判據(jù)得該反應能自發(fā)進行。

(2)反應3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g)可利用題給的三個反應，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；因為催化反應室中的溫度低于830℃，溫度降低，反應③的平衡向正反應方向移動，故K>1.0。

(3)從流程圖中可以看出排出的物質CO、H2、甲醇和水在反應①、②、③中可以作為反應物，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，即b電極是正極。