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和少量的CO₂）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：

(i)CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g)           △H=—90.1kJ•mol^—1

(ii)CO₂(g)+3H₂(g)=CH₃OH(g)+H₂O(g)   △H=—49.0kJ•mol^—1

水煤气变换反应：

(iii)CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g) +H₂(g)      △H=—41.1kJ•mol^—1

二甲醚合成反应：

(iv)2CH₃OH(g)=CH₃OCH₃+H₂O(g)     △H=—24.5kJ•mol^—1

回答下列问题：

（1）Al₂O₃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）。

（2）分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响                                              

                                                                                            

（3）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                            

                       ，根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响            

                                                                                             

（4）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，结果如右图所示，其中CO转化率随温度升高而降低的原因是                                                       

（5）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；该电池的理论输出电压为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=3.6×10⁶J）。

Answer 1