Question

以天然氣為原料經(jīng)合成氣(CO、H₂)制化學品是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主導技術路線，以甲烷的部分氧化為基礎制備甲醚(CH₃OCH₃)和甲醇的工業(yè)流程如下

(1)甲烷的部分氧化反應如下：2CH₄(g) +O₂(g)=2CO(g) +4H₂(g) △H=-71.2 kJ/mol
有研究認為甲烷部分氧化的機理為：
①CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(g) △H1=- 890.3 kJ/mol
②CH₄(g)+CO₂(g)=2CO(g)+2H₂(g) △H2
③CH₄(g)+H₂O(g)=CO(g) +3H₂(g) △H3=+250.3 kJ/mol 則△H2=____。
(2)催化反應室1中合成甲醚的反應為：2CO(g)+4H₂(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)，該反應為自發(fā)反應，則該反應的△H___________（填“<”、“>”或“=”）0。
(3)催化反應室2中發(fā)生如下反應：CO(g) +2H₂(g)CH₃OH(g) △H<0。在容積均為VL的I、Ⅱ、Ⅲ三個相同密閉容器中分別充入amol CO和2a mol H₂，三個容器的反應溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變，在其他條件相同的情況下，實驗測得反應均進行到tmin時CO的體積分數(shù)如圖a所示，此時I、Ⅱ、Ⅲ三個容器中一定達到化學平衡狀態(tài)的是___；都達到化學平衡狀態(tài)時，CO轉(zhuǎn)化率最低的是___。
(4)如圖b為熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理示意圖。熔融碳酸鹽燃料電池的正極反應式可表示為：____。

Answer 1

(1)+247.3 kJ/mol
(2)<
(3)Ⅲ；Ⅲ
(4)O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-