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)               △H₁ = -90.1kJ•mol^-1

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

水煤气变换反应：

（iii）CO(g) + H₂O(g) = CO₂(g) + H₂ (g)      △H₃  = -41.1kJ•mol^-1

二甲醚合成反应：

（iV）2 CH₃OH(g) = CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)        △H₄  = -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，结果如下图所示。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，其能量密度等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      个电子的能量；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，1 kW•h = 3.6×10⁶J）。

Answer 1