(15分)二甲醚(DME)和甲醇是21世纪应用最广泛的两种清洁燃料,目前工业上均可由合成气在特定催化剂作用下制得。 (1)由合成气制备二甲醚的主要原理如下: 已知:①CO(g)+2H 2 (g) CH 3 OH(g) △H 1 =-90.7 kJ·mol -1 ②2CH 3 OH(g) CH 3 OCH 3 (g)+H 2 O(g) △H 2 =-23.5 kJ·mol -1 ③CO(g)+H 2 O(g) CO 2 (g)+H 2 (g) △H 3 =-41.2 kJ·mol -1 则反应3H 2 (g)+3CO(g) CH 3 OCH 3 (g)+CO 2 (g)的△H= kJ·mol -1 。 (2)将合成气以n(H 2 )/n(CO)=2通入1 L的反应器中,一定条件下发生反应: 4H 2 (g)+2CO(g) CH 3 OCH 3 (g)+H 2 O(g),其中CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示: ①该反应的平衡常数表达式为 ;P 1 、P 2 、P 3 由大到小的顺序为 。 ②若反应在P 3 和316℃时,起始时n(H 2 )/n(CO)=3,则达到平衡时,CO的转化率 50%(填“大于”、“小于”或“等于”)。 (3)由合成气合成甲醇的反应的温度与平衡常数(K)的关系如表数据, 250℃时,将2 molCO和6 molH 2 充入2L的密闭容器中发生反应,反应时间与物质浓度的关系如图所示,则前10分钟内,氢气的平均反应速率为 ;若15分钟时,只改变温度一个条件,假设在20分钟时达到新平衡,氢气的转化率为33.3%,此时温度为 (从上表中选),请在图中画出15—25分钟c (CH 3 OH)的变化曲线。 (4)利用甲醇液相脱水也可制备二甲醚,原理是:CH 3 OH +H 2 SO 4 →CH 3 HSO 4 +H 2 O,CH 3 HSO 4 +CH 3 OH→CH 3 OCH 3 +H 2 SO 4 。与合成气制备二甲醚比较,该工艺的优点是反应温度低,转化率高,其缺点是 。