(2013?紹興二模)二甲醚(DME)以其優(yōu)良的性質(zhì),被稱為21世紀(jì)的新型“清潔能源”,近年來,二甲醚最為直接的應(yīng)用是替代液化氣作民用燃料以及代替柴油作汽車燃料.二甲醚的生產(chǎn)方法也在不斷的研究中,現(xiàn)在主要有以下兩種生產(chǎn)方法.
方法一(液相兩步法):第一步 CO+2H
2?CH
3OH 第二步 2CH
3OH?CH
3OCH
3+H
2O
方法二(液相一步法):將甲醇的合成和脫水兩個反應(yīng)組合在一個反應(yīng)器中進(jìn)行3CO+3H
2?CH
3OCH
3+CO
2(1)液相一步法實際是兩步法兩個反應(yīng)的組合,其選用的催化劑應(yīng)該具有
既有甲醇合成催化的功能,又有甲醇脫水催化的功能,是一種雙功能的復(fù)合催化劑
既有甲醇合成催化的功能,又有甲醇脫水催化的功能,是一種雙功能的復(fù)合催化劑
.目前一種更新的方法--CO
2加氫一步法取得了較大進(jìn)展,其反應(yīng)為:2CO
2+6H
2?2CH
3OCH
3+3H
2O 該方法包括甲醇的合成、甲醇的脫水和水氣的逆轉(zhuǎn)換反應(yīng),其方程式如下(298K):
CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(l)+H
2O(l)△H=-49.01kJ?mol
-1…①
2CH
3OH(l)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(l)△H=-24.02kJ?mol
-1…②
CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(l)△H=41.17kJ?mol
-1…③
(2)CO
2加氫一步法與液相一步法相比有何優(yōu)點
原料廉價,能減少環(huán)境污染等
原料廉價,能減少環(huán)境污染等
.
(3)寫出CO
2加氫一步法在298K下總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
2CO2(g)+6H2(g)?2CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H=-122.04 kJ?mol-1
2CO2(g)+6H2(g)?2CH3OCH3(g)+3H2O(l)△H=-122.04 kJ?mol-1
.
有人對甲醇脫水轉(zhuǎn)化為甲醚過程從溫度、液體空速(在單位時間內(nèi)單位體積的催化劑表面通過的原料的量,空速越小,停留時間越長,反應(yīng)程度越高,但處理能力越。毫状嫉霓D(zhuǎn)化率影響進(jìn)行研究,分別獲得以下2組圖.
(4)根據(jù)以上兩幅圖選擇不受空速影響的合適反應(yīng)溫度和壓強
320℃、0.2-0.6Mpa
320℃、0.2-0.6Mpa
.
(5)某溫度下在2L恒容密閉容器中加入CH
3OH發(fā)生反應(yīng)2CH
3OH(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g),測得有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
反應(yīng)時間/min |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
c(CH3OH)/mol?L-1 |
0.51 |
0.2 |
0.1 |
0.01 |
0.01 |
則此反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)為
625
625
,若再向容器分別加入甲醇0.02mol、CH
3OCH
31.0mol,此時該反應(yīng)v
正反應(yīng)>
>
v
逆反應(yīng)(填“>”、“<”或“=”).
(6)根據(jù)文獻(xiàn),甲醇轉(zhuǎn)化率可以根據(jù)冷凝的液相中的甲醇與水的相對百分含量來計算(忽略揮發(fā)到氣相的甲醇),若以C
w表示冷凝液中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù),C
M表示冷凝液中甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù),則甲醇的轉(zhuǎn)化率Χ
M=
.