二甲醚\(\rm{(CH_{3}OCH_{3})}\)是一种重要的精细化工产品,被认为是二十一世纪最有潜力的燃料\(\rm{[}\)已知:\(\rm{CH_{3}OCH_{3}(g)+3O_{2}(g)═══2CO_{2}(g)+3H_{2}O(l) ΔH=-1 455 kJ/mol]}\)。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段:
\(\rm{①}\)甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚;
\(\rm{2CH_{3}OH⇌ }\) \(\rm{CH_{3}OCH_{3}+H_{2}O}\)
\(\rm{②}\)合成气\(\rm{CO}\)与\(\rm{H_{2}}\)直接合成二甲醚:
\(\rm{3H_{2}(g)+3CO(g)⇌ CH_{3}OCH_{3}(g)+CO_{2}(g)}\) \(\rm{ΔH=—247 kJ·mol^{-1}}\)
\(\rm{③}\)天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以\(\rm{CH_{4}}\)和\(\rm{H_{2}O}\)为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下:
\(\rm{(1)}\)写出\(\rm{CO(g)}\)、\(\rm{H_{2}(g)}\)、\(\rm{O_{2}(g)}\)反应生成\(\rm{CO_{2}(g)}\)和\(\rm{H_{2}O(l)}\)的热化学方程式_______________________________________________。
\(\rm{(2)①}\)方法中用甲醇液体与浓硫酸作用直接脱水制二甲醚,尽管产率高,但是逐步被淘汰的主要原因是_________________________________。
\(\rm{(3)}\)在反应室\(\rm{2}\)中,一定条件下发生反应\(\rm{3H_{2}(g)+3CO(g)⇌ }\) \(\rm{CH_{3}OCH_{3}(g)+CO_{2}(g)}\)在密闭容器中达到平衡后,要提高\(\rm{CO}\)的转化率,可以采取的措施是__________。
A.低温高压 \(\rm{B.}\)加催化剂 \(\rm{C.}\)增加\(\rm{CO}\)浓度 \(\rm{D.}\)分离出二甲醚
\(\rm{(4)}\)将\(\rm{CH_{4}}\)设计成燃料电池,其利用率更高,装置示意如下图\(\rm{(A}\)、\(\rm{B}\)为多孔性碳棒\(\rm{)}\)。持续通入甲烷,在标准状况下,消耗甲烷体积\(\rm{VL}\)。
\(\rm{①}\) \(\rm{0 < V\leqslant 44.8 L}\)时,电池总反应方程式为______________________________________。
\(\rm{②}\) \(\rm{44.8 L < V\leqslant 89.6 L}\)时,负极电极反应为______________________________________。