甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
I.工业上合成甲醇一般采用下列反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.1 kJ/mol。
(1)一定条件下,向一恒温恒容的密闭容器中充入2molH2和1molCO发生反应,则能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________(填序号)。
a.H2和CO的浓度比保持不变
b.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
c.容器内混合气体的密度保持不变
d.2υ正(CO)= υ逆(H2)
(2)将一定量的H2和CO分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应得到如下表中的两组数据:
实验编号 |
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所 需时间/min |
||
H2 |
CO |
H2 |
CO |
|||
1 |
T1 |
2 |
1 |
0.4 |
|
5 |
2 |
T2 |
4 |
2 |
|
0.2 |
3 |
①实验1从开始到反应达到化学平衡时,v(CH3OH)表示的反应速率为 ,该温度下的平衡常数K= 。
②T1 T2(选填“>”、“<”或“=”)。
(3)下图是压强为P1时容器中甲醇含量的变化曲线,请在该图中补画出(不用计算,定性处理)该反应在P2(P2>P1)时甲醇含量的变化曲线。
Ⅱ.甲醇在一定条件下也能合成被誉为“21世纪的清洁燃料”二甲醚(DME)。
(4)工业上制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H 1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H 2
③3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H3
④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H 4
则△H 4= 。
(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快,效率高等优点,某科研小组研制出以二甲醚为燃料的新型燃料电池,电解质为熔融碳酸盐,电池总反应方程式为:CH3OCH3+3O2=2CO2+3H2O。该电池的正极通入O2和CO2,负极通入二甲醚,则负极的电极反应式为_________________。