能源是人类生存与发展比不可缺的,甲醇、甲醚(CH
3OCH
3)均是“清洁能源”,工业上可以通过多种方法合成它们。
(1)以CO、H
2为原料合成甲醚的过程中,在反应器中发生了下列反应:
a.CO(g)+2H
2(g)

CH
3OH(g) △H=- 90kJ • mol
-1b.2CH
3OH(g)

CH
3OCH
3(g)+H
2O(g) △H=-23 kJ • mol
-1c.CO(g)+ H
2O(g)

CO
2(g)+H
2(g) △H="-41" kJ • mol
-1①选取适当的催化剂,在一定压强下,向某恒容密闭容器中通入H
2和CO制备甲醚,测得的有关数据如图1所示。则制备甲醚时较适宜的生产温度范围是____________,通过理论分析得知反应c的存在能提高甲醚的产率,原因是________________________________________________。

②3CO(g)+3H
2(g)

CH
3OCH
3(g)+CO
2(g) △H,则△H=____________。
(2)用下列反应也可得到甲醚:2CO
2(g)+6H
2(g)

CH
3OCH
3(g)+3H
2O(g)。已知TK时,该反应的化学平衡常数K=1。则在相同温度下,当一恒容密闭容器中c(CO
2)=2.0×10
-2mol·L
-1、c(H
2)=1.0×10
-2mol·L
-1、c(CH
3OCH
3)=1.0×10
-4mol·L
-1、c(H
2O)=2.0×10
-4mol·L
-1时,v
正____________v
逆(填“>”、“ <”或“=”)。
(3)控制适当的条件,CO
2与H
2也可转化为甲醇:CO
2(g)+3H
2(g)

CH
3OH(g)+H
2O(g)。将CO
2、H
2按物质的量比为1∶3的比例加入到恒容密闭容器中反应。测得容器中n(CH
3OH)在不同温度下随着时间的变化情况如图2所示.
①该反应的△H____________0(填“>”、 “=”、“ <”,下同)
②若温度T
1对应的化学平衡常数K
1=10,则温度T
2对应的化学平衡常数K
2____________10。
③下列数据能说明该反应一定处于平衡状态的是____________(填选项字母)。
A.气体密度保持不变 | B.n(H2)=0.3mol |
C.CO2、H2的消耗速率比为1∶3 | D.气体的平均相对分子质量保持不变 |
(4)图3为某绿色燃料电池的工作原理示意图,写出电池工作时负极上的电极反应式:______________。