Question

二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H2、CO、和少量CO2）直接制备二甲醚，其中主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：

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

水煤气变换反应：

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

二甲醚合成反应：

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

⑴Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是                              （以化学方程式表示） 。

⑵分析二甲醚合成反应④对于CO转化率的影响                        。

⑶由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为               。

⑷有研究者在催化剂（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3），压强为5.0MPa的条件下由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是____________。

⑸二甲醚直接燃料电池具有启动快，效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃烧燃料电池（5.93kW·h·kg-1），若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_______________。

一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_______个电子的电量；该电池理论输出电压1.20V，能量密度E=_____（列式计算，能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kW·h=3.6×105J ）

Answer 1

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

(2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应①平衡向右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应③消耗部分CO。

（3）2CO(g)+4H2(g)＝CH3OCH3(g)+H2O(g)   ΔH=-204.7kJ/mol；该反应分子数减小，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大。

（4）反应放热，温度升高，平衡左移

（5）CH3OCH3－12e－＋3H2O＝2CO2＋12H＋；12

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