二甲醚代替柴油具有绝对的优势．二甲醚制备方法有甲醇液相脱水法和合成气气相制备法两种．回答下列问题：（1）甲醇液相脱水法是将CH3OH与浓硫酸反应生成CH3HS04，该物质再与CH3OH合成CH3

Question

二甲醚代替柴油具有绝对的优势．二甲醚制备方法有甲醇液相脱水法和合成气气相制备法两种．回答下列问题：
（1）甲醇液相脱水法是将CH₃OH与浓硫酸反应生成CH₃HS0₄，该物质再与CH₃OH合成 CH₃OCH₃．写出上述过程中的化学方程式：___、___．
（2）已知：
甲醇合成反应：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=90.7kJ•moL^-1
合成二甲醚的反应：2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-23.5kJ•moL^-1
煤气变换反应：CO（g）+H₂0（g）═C0₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.2kJ•moL^-1
则：CO与H₂直接合成二甲醚的反应：
3CO（g）+3H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+C0₂（g）△H=___
与甲醇液相脱水法相比，CO与H₂直接合成二甲醚的优点是___．
（3）如图甲是在容积为1L的容器中通入2molCO和2molH₂，发生CO与H₂直接合成二甲醚的反应时，CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系．

①压强p_l、p₂、p₃的大小关系是___
②316°C时，反应的平衡常数K=___
③若压强为p₃，温度为316°C，起始时 (n(H2))/(n(CO))=2，则反应达到平衡时，CO的转化率___50%（填”>”、“<”或“=”）．
（4）C0与H₂直接合成二甲醚法中，若以Cu-Mn比例与反应转化率选择性的关系如图乙，所示．分析图象信息可知最有利于二甲醚合成的 (n(Mn))/(n(Cu))约为___
（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度等于甲醇直接燃料电池 （5.93kW•h•kg^-1）．若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为___．

Answer 1

（1）CH₃OH与浓硫酸反应生成CH₃HS0₄，化学方程式为CH₃OH+H₂SO₄=CH₃HS0₄+H₂O，CH₃HS0₄再与CH₃OH发生反应生成 CH₃OCH₃，化学方程式为CH₃HS0₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄，
故答案为：CH₃OH+H₂SO₄=CH₃HS0₄+H₂O、CH₃HS0₄+CH₃OH→CH₃OCH₃+H₂SO₄；
（2）已知：甲醇合成反应：①CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90.7kJ•moL^-1
合成二甲醚的反应：②2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=-23.5kJ•moL^-1
煤气变换反应：③CO（g）+H₂0（g）═C0₂（g）+H₂（g）△H₃=-41.2kJ•moL^-1，
根据盖斯定律①×2+②+③计算可得CO与H₂直接合成二甲醚的反应：3CO（g）+3H₂ （g）═CH₃OCH₃（g）+C0₂ （g）△H=（=-90.7×2-23.5-41.2）kJ/mol=-246.1kJ/mol；乙烯直接水化法中反应物中气相直接水合法不用硫酸作催化剂，所以不存在硫酸腐蚀设备的问题，
故答案为：-246.1kJ/mol；不存在硫酸腐蚀设备的问题；
（3）①该反应正方向为体积减小的方向，增大压强CO的转化率增大，所以P₁>P₂>P₃，
故答案为：P₁>P₂>P₃；
②在P₃和316℃时，CO转化率为50%，根据方程式3CO（g）+3H₂ （g）═CH₃OCH₃（g）+C0₂可知，平衡时CO的物质的量的浓度为1mol/L，H₂的物质的量的浓度为1mol/L，C0₂的物质的量的浓度为(1)/(3)mol/L，CH₃OCH₃的物质的量的浓度为(1)/(3)mol/L，所以平衡常数K=((1)/(3)×(1)/(3))/(1×1)=(1)/(9)，
故答案为：(1)/(9)；
③若在P₃和316℃时，起始时(n(H2))/(n(CO))=2>1，则增大了氢气的量，增大氢气的浓度，平衡正移，CO的转化率增大，所以CO转化率大于50%，
故答案为：>；
（4）由图可知当催化剂中(n(Mn))/(n(Cu))约为2时，CO的转化率最大，生成二甲醚的最多；
故答案为：2；
（5）酸性条件下，二甲醚在负极失电子生成二氧化碳，其电极反应式为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺；
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂↑+12H⁺．