CH3OH可作大型船舶的綠色燃料,可由CO或CO2制備。工業(yè)上用CO2制備CH3OH的原理如下:
反應(yīng)1:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5kJ/mol
反應(yīng)2:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ/mol(副反應(yīng))
(1)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),該反應(yīng)的ΔH=
-90.7
-90.7
kJ/mol。
(2)將CO2和H2按1:3通入密閉容器中發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2,分別在1MPa、3MPa、5MPa下改變反應(yīng)溫度,測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)以及生成CH3OH、CO選擇性(S)的變化如圖(選擇性為目標(biāo)產(chǎn)物在總產(chǎn)物中的比率)。
①代表5MPa下α(CO2)隨溫度變化趨勢的是曲線 a
a
(填“a”“b”或“c”)。
②隨著溫度升高,a、b、c三條曲線接近重合的原因是 溫度較高時(shí)以反應(yīng)2為主,該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,改變壓強(qiáng)對其平衡沒有影響
溫度較高時(shí)以反應(yīng)2為主,該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,改變壓強(qiáng)對其平衡沒有影響
。
③P點(diǎn)對應(yīng)的反應(yīng)2的平衡常數(shù)Kp=0.0096
0.0096
(保留兩位有效數(shù)字)。
④分子篩膜反應(yīng)器可提高反應(yīng)1的平衡轉(zhuǎn)化率、且實(shí)現(xiàn)CH3OH選擇性100%,原理如圖所示。分子篩膜反應(yīng)器可提高轉(zhuǎn)化率的原因是 該分子篩膜反應(yīng)器具有雙重功能,只能催化發(fā)生反應(yīng)1,及時(shí)分離出水蒸氣使平衡正向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大
該分子篩膜反應(yīng)器具有雙重功能,只能催化發(fā)生反應(yīng)1,及時(shí)分離出水蒸氣使平衡正向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大
。
(3)最近,中科院研究出首例在室溫條件超快傳輸?shù)臍湄?fù)離子導(dǎo)體LaHx,將帶來系列技術(shù)變革。某小組據(jù)此設(shè)計(jì)了如圖裝置(如圖),以電化學(xué)方法進(jìn)行反應(yīng)1。
①電極a為電源的 正極
正極
(填“正極”或“負(fù)極”)。
②生成CH3OH的電極反應(yīng)式為 CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
。
③若反應(yīng)2也同時(shí)發(fā)生,出口Ⅱ?yàn)镃O、CH3OH、CO2的混合氣,且n(CO):n(CH3OH)=1:3,則惰性電極2的電流效率η為 105
105
(η=目標(biāo)反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)
×100%)。