二甲醚(CH
3OCH
3)是一种新兴化工原料,具有甲基化反应性能。
I.二甲醚的生产:二甲醚的生产原理之一是利用甲醇脱水成二甲醚,化学方程式如下:
反应i 2CH
3OH(g)

CH
3OCH
3(g) + H
2O(g)
ΔH 1(1)已知:甲醇、二甲醚的气态标准燃烧热分别为-761.5 kJ·mol
-1、-1455.2 kJ·mol
-1,且H
2O(g) = H
2O(l)
ΔH=﹣44.0 kJ·mol
﹣1。则反应i的
ΔH 1=_________kJ·mol
﹣1.(2)反应i中甲醇转化率、二甲醚选择性的百分率与不同催化剂的关系如下表所示,生产时,选择的最佳催化剂是_________。
催化剂
| 甲醇转化率/%
| 二甲醚选择性/%
|
SiO2-TiO2/SO42-
| 35.1
| 98.1
|
SiO2-TiO2/Fe3+
| 52.9
| 98.7
|
GSAL-108
| 81.0
| 98.1
|
SiO2-Al2O3
| 62.1
| 96.4
|
注:反应条件:常压、温度270℃,甲醇液体空速14mL/(g·h)
(3)选定催化剂后,测得平衡时的甲醇转化率与温度的关系如图所示。经研究产物的典型色谱图发现该过程主要存在的副反应为:
反应ii 2CH
3OH(g)

C
2H
4 (g)+2H
2O(g)
ΔH2=﹣29.1kJ·mol
﹣1
① 工业上生产二甲醚的温度通常在270-300℃,高于330℃之后,甲醇转化率下降。
根据化学平衡移动原理分析其原因可能是_________;
根据化学反应速率变化分析其原因可能是_________。
② 某温度下,以CH
3OH(g)为原料,平衡时各物质的分压数据如下表:
物质
| CH3OH(g)
| CH3OCH3(g)
| C2H4 (g)
| H2O(g)
|
分压/MPa
| 0.16
| 0.288
| 0.016
| …
|
则反应i中,CH
3OH(g)的平衡转化率α=_________。(用平衡分压代替平衡浓度计算;结果保留两位有效数字。)
II.二甲醚的应用:
(4)下图为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。该电池的负极反应式为:_________;
