甲醇不僅是重要的化工原料,還是性能優(yōu)良的能源和車用燃料。
(1)H2(g)和CH3OH(l)的燃燒熱分別為285.8kJ?mol-1和726.5kJ?mol-1,則由CO2(g)和H2(g)生成液態(tài)甲醇和液態(tài)水的熱化學方程式為CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9kJ/molCO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9kJ/mol。
(2)CO與H2也可以合成CH3OH,已知CO和H2可以利用如下反應制備:CH4(g)+H2O?CO(g)+3H2(g)△H>0,一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖1所示。T1<<T2(填“<”、“>”或“=”);A、B、C三點處對應平衡常數(shù)(KA、KB、KC)的大小關(guān)系為KC=KB>KAKC=KB>KA。
(3)已知Ⅰ.CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),Ⅱ.CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),Ⅲ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)。如圖2為一定比例的CO2、H2,CO、H2,CO、CO2、H2三個反應體系下甲醇生成速率與溫度的關(guān)系。
①490K時,根據(jù)曲線a、c判斷合成甲醇的反應機理是BB。(填“A”或“B”)
A.CO2H2H2OCOH2CH3OH
B.COH2OH2CO2H2CH3OH+H2O
②490K時,曲線a與曲線b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,結(jié)合反應Ⅰ、Ⅲ分析原因:CO的存在促使反應Ⅰ正向進行,二氧化碳和氫氣的量增加,水蒸氣的量減少,有利于反應Ⅲ正向進行CO的存在促使反應Ⅰ正向進行,二氧化碳和氫氣的量增加,水蒸氣的量減少,有利于反應Ⅲ正向進行。
(4)在T1℃時,向體積為2L的恒容容器中充入物質(zhì)的量之和為3mol的H2和CO,發(fā)生反應CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),達到平衡時CH3OH的體積分數(shù)φ與起始時n(H2)n(CO)的關(guān)系如圖3所示。
①當起始時n(H2)n(CO)=2,反應經(jīng)過5min達到平衡,若此時CO的轉(zhuǎn)化率為0.6,則0~5min內(nèi)平均反應速率v(H2)=0.12mol/(L?min)0.12mol/(L?min)。若此時再向容器中充入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,達新平衡時H2的轉(zhuǎn)化率將增大增大。(填“增大”、“減小”或“不變”)
②當起始時n(H2)n(CO)=3.5,反應達到平衡狀態(tài)后,CH3OH的體積分數(shù)可能對應圖3中的FF(填“D”“E”或“F”)點。
H
2
H
2
O
H
2
H
2
O
H
2
H
2
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
【答案】CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9kJ/mol;<;KC=KB>KA;B;CO的存在促使反應Ⅰ正向進行,二氧化碳和氫氣的量增加,水蒸氣的量減少,有利于反應Ⅲ正向進行;0.12mol/(L?min);增大;F
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:65引用:3難度:0.4
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1.氫在地球上主要以化合態(tài)的形式存在,是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì),它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%,屬于二次能源.工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多,常見的有水電解制氫,煤炭氣化制氫,重油及天然氣水蒸氣催化制氫等.氫氣是一種理想的綠色能源,如圖1為氫能產(chǎn)生和利用的途徑:
(1)圖1的四個過程中能量轉(zhuǎn)化形式有
A.2種 B.3種 C.4種 D.4種以上
(2)電解過程要消耗大量的電能,而使用微生物作催化劑在陽光下也能分解水.
2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通電2H2(g)+O2(g)△H2光照催化劑
以上反應的△H1
(3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依據(jù)圖2能量變化寫出氫氣燃燒生產(chǎn)液態(tài)水的熱化學方程式
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