二甲醚(CH
3OCH
3)被称为21世纪的新型燃料,在未来可能替代汽车燃油、石油液化气、城市煤气等,市场前景极为广阔。它清洁、高效,具有优良的环保性能。
工业上制二甲醚是在一定温度(230~280 ℃)、压强(2.0~10.0 MPa)和催化剂作用下进行的,反应器中发生了下列反应。
CO(g)+2H
2(g)
CH
3OH(g) ΔH
1=-90.7 kJ·mol
-1 ①
2CH
3OH(g)
CH
3OCH
3(g)+H
2O(g) ΔH
2=-23.5 kJ·mol
-1 ②
CO(g)+H
2O(g)
CO
2(g)+H
2(g) ΔH
3=-41.2 kJ·mol
-1 ③
(1)反应器中的总反应可表示为3CO(g)+3H
2(g)
CH
3OCH
3(g)+CO
2(g),则该反应的ΔH=__________,平衡常数表达式为____________________,在恒温、可变容积的密闭容器中进行上述反应,增大压强,二甲醚的产率会________(填升高、降低或不变)。
(2)二氧化碳是一种重要的温室气体,减少二氧化碳的排放是解决温室效应的有效途径。目前,由二氧化碳合成二甲醚的研究工作已取得了重大进展,其化学反应方程式为2CO
2(g)+6H
2(g)??CH
3OCH
3(g)+3H
2O(g) ΔH>0。
该反应在恒温、体积恒定的密闭容器中进行,下列不能作为该反应已达到化学平衡状态的判断依据的是________。
A.容器内混合气体的密度不变
B.容器内混合气体的压强保持不变
C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.单位时间内消耗2 mol CO
2的同时消耗1 mol二甲醚
(3)二甲醚气体的燃烧热为1 455 kJ·mol
-1,工业上用合成气(CO、H
2)直接或间接合成二甲醚。下列有关叙述正确的是________。
A.二甲醚分子中含共价键
B.二甲醚作为汽车燃料不会产生污染物
C.二甲醚与乙醇互为同系物
D.表示二甲醚燃烧热的热化学方程式为CH
3OCH
3(g)+3O
2(g)=2CO
2(g)+3H
2O(g) ΔH=-1 455 kJ·mol
-1(4)绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图如图所示:正极为________(填“A电极”或“B电极”),写出A电极的电极反应式:________________________________________。