二甲醚(CH
3OCH
3)被稱為21世紀的新型能源,是一種高效、清潔能源.
Ⅰ.工業制備二甲醚的生產流程如下:

催化反應室中(壓力2.0~10.0Mpa,溫度230~280℃)發生如下反應:
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,該反應的化學方程式為
3CH4+CO2→2CH3OCH3
3CH4+CO2→2CH3OCH3
.
(2)催化反應室中總反應3CO(g)+3H
2(g)?CH
3OCH
3(g)+CO
2(g)的△H=
-246.1kJ/mol
-246.1kJ/mol
,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)在溫度相同的3個密閉容器中,按不同方式投入反應物,保持恒溫、恒壓,發生反應②,測得反應達到平衡時的有關數據如下.
容器 |
甲 |
乙 |
丙 |
反應物投入量 |
1mol CH3OCH3、1mol H2O |
2mol CH3OH |
1mol CH3OH |
CH3OH的濃度(mol/L) |
c1 |
c2 |
c3 |
反應的能量變化 |
吸收a kJ |
放出b kJ |
放出c kJ |
平衡時體積(L) |
V1 |
V2 |
V3 |
反應物轉化率 |
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+2c=23.5 B.α
1+α
2=1 C.V
1>V
3 D.c
1=2c
3(4)上述生產流程中,可以循環使用的物質有
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質量增加3.2g.

(5)請寫出燃料電池中的負極反應式:
CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O
CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O
.
(6)燃料電池正極消耗標準狀況下空氣的體積是
2.8L
2.8L
(空氣中O
2體積分數以20%計算).