二甲醚具有优良的燃烧性能,被称为21世纪的“清洁能源”,以下为其中一种合成二甲醚的方法:在一定温度、压强和催化剂作用下,在同一反应器中进行如下反应:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) △H1=-49.1 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-24.5 kJ·mol-1
③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H3=+ 41.2 kJ·mol-1
(1)写出CO2(g)加H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式是 。
(2)一定条件下,原料气中n(H2)/n(CO2)比值和温度对CO2转化率影响的实验数据如下图。
①温度为T1 K时,在1 L反应容器中投入2mol CO2 和8mol H2进行反应,试计算达到平衡时CO2的浓度为 。
②结合数据图,归纳CO2平衡转化率受外界条件影响的变化规律:
a 。
b 。
(3)为研究初始投料比与二甲醚产率关系,在一定温度和压强下,投入一定物质的量的H2、CO、CO2进行试验,实验发现二甲醚的平衡产率随原料气中n(CO)/〔n(CO)+n(CO2)〕比值增大而增大,试分析其原因 。
(4)下图是科学家现正研发的,以实现反应①在常温常压下进行的装置。
写出甲槽的电极反应 。