甲醇（CH3OH）和二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料．以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程
甲醇（CH3OH）和二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料．以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：（1）写出催化反应室1中在一定条件下进行的化学...
甲醇（CH3OH）和二甲醚（CH3OCH3）被称为21世纪的新型燃料．以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：（1）写出催化反应室1中在一定条件下进行的化学反应方程式：______．（2）在压强为0.1MPa条件下，反应室3（容积为V L）中a mol CO与2a mol H2在催化剂作用下反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示，则①p1______（填“＜”“＞”或“=”）p2．②在其他条件不变的情况下，反应室3再增加a mol CO与2a mol H2，达到新平衡时，CO的转化率______（填“增大”“减小”或“不变”）．③在p1压强下，100℃时，反应：CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g）的平衡常数为______．（用含a、V的代数式表示）（3）图2为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图，a电极的电极反应式为______．（4）水煤气合成二甲醚的三步反应如下：①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）；△H=-90.8kJ?mol-1②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）；△H=-23.5kJ?mol-1③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）；△H=-41.3kJ?mol-1则反应：3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=______．
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（1）由工艺流程图可知，催化反应室1中发生的反应是甲烷与水在一定条件下生成一氧化碳与氢气，反应方程式为：CH4+H2O
CO+3H2，
故答案为：CH4+H2O
CO+3H2；
（2））①由图1可知，温度相同时，在压强为P2时平衡时CO的转化率高，由反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）可知压强越大，越有利于平衡向正反应进行，故压强P1＜P2，
故答案为：＜；
②在其它条件不变的情况下，反应室3再增加a molCO与2amolH2，等效为增大压强，平衡向正反应移动，CO转化率增大，故答案为：增大；
③CO的起始浓度为
mol/L，H2的起始浓度为
mol/L，由图1可知，在P1压强下，100℃时，CO的转化率为0.5，CO的浓度变化量为
mol/L×0.5=
mol/L，则：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
开始（mol/L）：
0
变化（mol/L）：
平衡（mol/L）：
所以平衡常数k=
=
故相同温度下，CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g）的平衡常数为
=
| ||
故答案为：CH4+H2O
| ||
（2））①由图1可知，温度相同时，在压强为P2时平衡时CO的转化率高，由反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）可知压强越大，越有利于平衡向正反应进行，故压强P1＜P2，
故答案为：＜；
②在其它条件不变的情况下，反应室3再增加a molCO与2amolH2，等效为增大压强，平衡向正反应移动，CO转化率增大，故答案为：增大；
③CO的起始浓度为
| a |
| V |
| 2a |
| V |
| a |
| V |
| a |
| 2V |
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
开始（mol/L）：
| a |
| V |
| 2a |
| V |
变化（mol/L）：
| a |
| 2V |
| a |
| V |
| a |
| 2V |
平衡（mol/L）：
| a |
| 2V |
| a |
| V |
| a |
| 2V |
所以平衡常数k=
| ||||
|
| V2 |
| a2 |
故相同温度下，CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g）的平衡常数为
| 1 | ||
|
a
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