化石燃料不可再生,且燃烧时会产生大量污染物,而二甲醚\(\rm{(CH_{3}OCH_{3})}\)和甲醇\(\rm{(CH_{3}OH)}\)被称为\(\rm{21}\)世纪的新型清洁燃料。
\(\rm{(1)CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}}\)充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应\(\rm{CO_{2}(g)+3H_{2}(g)⇌ CH_{3}OH(g)+H_{2}O(g)}\),测得\(\rm{CH_{3}OH}\)的物质的量随时间的变化如下图所示。
\(\rm{①}\)曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数\(\rm{K_{Ⅰ}}\)____\(\rm{K_{Ⅱ}(}\)填“\(\rm{ > }\)”“\(\rm{=}\)”或“\(\rm{ < }\)”\(\rm{)}\)。
\(\rm{②}\)一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按下表方式加入反应物,一段时间后反应达到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反应物 投入量 | \(\rm{1 mol CO_{2}}\)、 \(\rm{3 mol H_{2}}\) | \(\rm{a mol CO_{2}}\)、\(\rm{b mol H_{2}}\)、 \(\rm{c mol CH_{3}OH(g)}\)、\(\rm{c mol H_{2}O(g)}\) |
若甲中平衡后气体的压强为起始时的\(\rm{0.8}\)倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则\(\rm{c}\)的取值范围为________。
\(\rm{(2)}\)二甲醚\(\rm{(CH_{3}OCH_{3})}\)也是一种重要的清洁燃料,可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。利用甲醇可以合成二甲醚,反应原理为\(\rm{2CH_{3}OH(g)⇌ CH_{3}OCH_{3}(g)+H_{2}O(g)}\)。某温度下此反应的平衡常数为\(\rm{400}\)。此温度下,在恒容密闭容器中加入\(\rm{CH_{3}OH}\),反应到某时刻测得各组分的浓度如下表所示:
物质 | \(\rm{CH_{3}OH}\) | \(\rm{CH_{3}OCH_{3}}\) | \(\rm{H_{2}O}\) |
浓度\(\rm{(mol·L^{-1})}\) | \(\rm{0.44}\) | \(\rm{0.6}\) | \(\rm{0.6}\) |
若加入\(\rm{CH_{3}OH}\)后,经\(\rm{10min}\)反应达到平衡,此时\(\rm{CH_{3}OH}\)的转化率为________,体系中\(\rm{CH_{3}OCH_{3}}\)的体积分数________。\(\rm{(}\)计算结果保留三位有效数字\(\rm{)}\)
\(\rm{(3)}\)二甲醚与空气可设计成燃料电池,若电解质为碱性。写出该燃料电池的负极反应式:_____________________________。