19. 二甲醚是一种十分重要的化工原料,可用来制杀虫剂、抛光剂、防锈剂、烷基化剂、溶剂等,工业上利用“一步法”合成二甲醚的总反应为2CO(g)+4H
2(g)
CH
3OCH
3(g)+H
2O(g) Δ
H=—221.51 kJ·mol
-1,回答下列问题:
(1)600 °C时,在复合催化剂CuO/ZnO/Al
2O
3上合成二甲醚的过程如下:
ⅰ.合成气合成甲醇:CO(g) +2H
2(g)
CH
3OH(g) Δ
H1ⅱ.甲醇脱水生成二甲醚:2CH
3OH(g)
CH
3OCH
3(g)+H
2O(g)Δ
H2=—20.59 kJ·mol
-1ⅲ.水煤气变换反应:CO(g)+H
2O(g)
CO
2(g)+ H
2(g) Δ
H3=—38.7 kJ·mol
-1①Δ
H1=
___________ kJ·mol
-1。
②传统合成法将反应i、ii分别在不同的反应器中进行,“一步法”连续发生以上i、ii、iii三步反应,“一步法”的优点是
___________。
(2)实验室模拟上述“一步法”合成过程,在1 L容器中充入6 molCO和6 mol H
2,t h后达到平衡,测得混合体系中各组分浓度如下表:
物质 | H2 | CH3OH | H2O | CO2 |
物质的量浓度/(mol· L-1) | 1.956 | 0.72 | 0.084 | 0.756 |
平衡后,整个过程中CO的转化率为
___________,第ii步反应放出的热量为
___________kJ(保留一位小数),
v(CH
3OCH
3)=
___________mol· L
-1·h
-1,第ii步反应的
K=
___________(保留两位小数)。
(3)第iii步反应机理中,调控反应条件,CO和OH在催化剂上相互作用得到CO
2和H的氧化还原机理和羧基机理的两种不同途径如图所示。
分析图象可知,以上过程为
___________ ( 填“放热”或“吸热”)过程,从第一步来看,
___________ (填“氧化还原机理”或“羧基机理”)对合成有利,最终选择另一反应机理途径更有利的原因是
___________。