碳是形成化合物種類最多的元素,其單質(zhì)及其化合物是人類生產(chǎn)生活的主要能源物質(zhì)。
(1)已知:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ?mol-1。該反應(yīng)的熵變ΔS
<
<
0(填“>”“<”“=”),該反應(yīng)自發(fā)進行的條件是 低溫
低溫
(填“低溫”“高溫”或“任意溫度”)。
(2)將CO2還原為CH4,是實現(xiàn)CO2資源化利用的有效途徑之一,所涉及的反應(yīng)方程式為:CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-270kJ?mol-1,幾種化學鍵的鍵能如表所示:
化學鍵 |
C―H |
H―H |
O―H |
C=O |
鍵能/kJ?mol-1 |
414 |
436 |
464 |
a |
則a=
749kJ?mol-1
749kJ?mol-1
。
(3)利用電化學原理,將CO
2還原為CH
4,裝置如圖所示:
①d電極的電極反應(yīng)式為
CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O
.
②若電源采用CH
3OH―O
2―KOH清潔燃料電池,當消耗0.2mol燃料CH
3OH時,離子交換膜中通過
1.2
1.2
molH
+,該清潔燃料電池中的a極的電極反應(yīng)式為
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e-+2H2O=4OH-
。
(4)T℃時,向容積為2L的恒容密閉容器中通入3.0molCO
2和6.5molH
2,發(fā)生反應(yīng):CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g) ΔH=-49kJ?mol
-1,5分鐘時反應(yīng)達到平衡,CO
2的轉(zhuǎn)化率為50%,回答下列問題:
①在0~5min內(nèi)容器中v(H
2)=
0.45mol?L-1?min-1
0.45mol?L-1?min-1
。
②該溫度下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
0.75
0.75
。
③下列措施能增大反應(yīng)速率的是
AD
AD
(填字母)。
A.升高溫度
B.擴大容器體積
C.充入一定量氦氣
D.加入催化劑