Question

（15分）二甲醚与水蒸气重整制氢气作为燃料电池的氢源，比其他制氢技术更有优势。主要反应为：

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

其中反应③是主要的副反应，产生的CO能毒害燃料电池Pt电极。请回答下列问题：

（1）二甲醚可以通过天然气和CO₂合成制得，该反应的化学方程式为

                                                                 。

（2）CH₃OCH₃(g)与水蒸气重整制氢气的热化学方程式为

                                                                 。

（3）下列采取的措施和解释正确的是            。（填字母序号）

A．反应过程在低温进行，可减少CO的产生 

     B．增加进水量，有利于二甲醚的转化，并减少CO的产生

C．选择在低温具有较高活性的催化剂，有助于提高反应②CH₃OH的转化率

D．体系压强升高，对制取氢气不利，且对减少CO的产生几乎无影响

（4）在温度相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒压，发生反应①，测得反应达到平衡时的有关数据如下。

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1mol CH3OCH3 、1mol H2O	2mol CH3OH	1mol CH3OH
CH3OH的浓度（mol/L）	c1	c2	c3
反应的能量变化	吸收a kJ	放出b kJ	放出c kJ
平衡时体积（L）	V1	V2	V3
反应物转化率	α 1	α 2	α 3

下列说法正确的是           。（填字母序号）

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

（5）以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极也可直接构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是                                              。

 

Answer 1

【答案】

（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