甲醇是重要的化工原料。在催化剂的作用下,利用合成气(主要成分为CO、CO
2和H
2)合成甲醇的主要化学反应如下:
Ⅰ.CO(g)+2H
2(g)

CH
3OH(g) ΔH
1Ⅱ.CO
2(g)+3H
2(g)

CH
3OH(g)+H
2O(g) ΔH
2=−58 kJ·mol
−1Ⅲ.CO
2(g)+H
2(g)

CO(g)+H
2O(g) ΔH
3请回答下列问题:
(1)化学反应热ΔH=生成物标准生成热总和−反应物标准生成热总和。已知四种物质的标准生成热如下表:
物质
| CO(g)
| CO2(g)
| H2(g)
| CH3OH(g)
|
标准生成热(kJ·mol−1)
| −110.52
| −393.51
| 0
| −201.25
|
①计算ΔH
1=________ kJ·mol
−1 。
②ΔH
3________ 0 (填“=”“>”或“<”)。
(2)当合成气的组成比n(H
2) /n(CO+CO
2)=2.60时,体系中CO的平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图所示:

①α(CO)随温度升高而________(填“增大”或“减小”)。
②图中p
1、p
2、p
3的大小关系为________,判断的理由是___________________________________________________________________________。
(3)在一定条件下由甲醇可以制备甲醚。一定温度下,在三个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应:2CH
3OH(g)

CH
3OCH
3(g)+H
2O(g),实验数据见下表:
编号
| 温度/℃
| 起始物质的量/mol
| 平衡物质的量/mol
|
CH3OH(g)
| CH3OCH3(g)
| H2O(g)
| CH3OCH3(g)
| H2O(g)
|
a
| 387
| 0.2
| 0
| 0
| 0.08
| 0.08
|
b
| 387
| 0.4
| 0
| 0
|
|
|
c
| 207
| 0.2
| 0
| 0
| 0.09
| 0.09
|
下列说法正确的是________。
A.该反应的正反应是放热反应
B.平衡时容器a中CH
3OH的体积分数比容器b中的小
C.若a是容积为1 L的绝热容器,则平衡时a中CH
3OH的转化率增大
D.若起始时向容器a中充入0.15molCH
3OH(g)、0.15molCH
3OCH
3(g)和0.1molH
2O(g),则反应向正反应方向进行
(4)直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)属于质子交换膜燃料电池,其工作原理如图所示:

①c处通入的气体是________。
②负极的电极反应式是__________________________________________。