Question

（15分）二甲醚與水蒸氣重整制氫氣作為燃料電池的氫源，比其他制氫技術(shù)更有優(yōu)勢(shì)。主要反應(yīng)為：

① CH₃OCH₃(g) + H₂O(g)2CH₃OH(g)        ΔH＝+37 kJ·mol^－1

② CH₃OH(g)+ H₂O(g) 3H₂(g)+ CO₂(g)   ΔH＝+49 kJ·mol^－1

③ CO₂(g)+ H₂(g)CO(g) + H₂O(g)         ΔH＝+41.3 kJ·mol^－1

其中反應(yīng)③是主要的副反應(yīng)，產(chǎn)生的CO能毒害燃料電池Pt電極。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）二甲醚可以通過(guò)天然氣和CO₂合成制得，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

                                                                。

（2）CH₃OCH₃(g)與水蒸氣重整制氫氣的熱化學(xué)方程式為

                                                                。

（3）下列采取的措施和解釋正確的是            。（填字母序號(hào)）

A．反應(yīng)過(guò)程在低溫進(jìn)行，可減少CO的產(chǎn)生 

    B．增加進(jìn)水量，有利于二甲醚的轉(zhuǎn)化，并減少CO的產(chǎn)生

C．選擇在低溫具有較高活性的催化劑，有助于提高反應(yīng)②CH₃OH的轉(zhuǎn)化率

D．體系壓強(qiáng)升高，對(duì)制取氫氣不利，且對(duì)減少CO的產(chǎn)生幾乎無(wú)影響

（4）在溫度相同的3個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒壓，發(fā)生反應(yīng)①，測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下。

容器	甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量	1mol CH3OCH3 、1mol H2O	2mol CH3OH	1mol CH3OH
CH3OH的濃度（mol/L）	c1	c2	c3
反應(yīng)的能量變化	吸收a kJ	放出b kJ	放出c kJ
平衡時(shí)體積（L）	V1	V2	V3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α 1	α 2	α 3

下列說(shuō)法正確的是          。（填字母序號(hào)）

A. a+2c=37       B. α₁ + α₂=1       C. V₁ > V₃       D.c₁ = 2c₃

（5）以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極也可直接構(gòu)成燃料電池。該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是                                             。

 

Answer 1

（15分）（1）3CH₄+CO₂→2 CH₃OCH₃（3分）

（2）CH₃OCH₃(g) +3H₂O(g) 6H₂(g) +2 CO₂(g)  ΔH＝135 kJ·mol^－1（3分）

（3）A、B、D（3分）（4）A、B、C（3分）

（5）CH₃OCH₃＋16OH^－－12e^－ = 2CO₃^{2 －}＋11H₂O。（3分）

解析:略