二氧化碳轉化甲醇技術是當前的研究熱點,假設該過程僅發(fā)生如下3個反應:
反應Ⅰ.CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)K
1 ΔH
1反應Ⅱ.2CH
3OH(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g)K
2 ΔH
2反應Ⅲ.2CO
2(g)+6H
2(g)?CH
3OCH
3(g)+3H
2O(g)K
3 ΔH
3(1)上述反應的平衡常數(shù)K與溫度T的關系都符合:lnK=A+
(A、B都為常數(shù),且都大于零),則|ΔH
2|
<
<
|ΔH
3|(填“>”、“<”或“=)。
(2)在體積為1L的剛性容器中,僅發(fā)生反應Ⅰ,投料比
=3,反應一段時間后,在無分子篩膜時甲醇的平衡產率和有分子篩膜(能選擇性分離出H
2O)時甲醇的產率隨溫度的變化如圖所示。
①下列說法能作為反應Ⅰ達到平衡狀態(tài)的判據(jù)是
BC
BC
(填字母)。
A.氣體密度不再變化
B.CO
2的體積分數(shù)不再變化
C.氣體平均相對分子質量不再變化
D.CO
2、H
2的物質的量之比為1:3
②有分子篩時,P點之前甲醇的產率隨溫度升高而升高的原因是
分子篩膜分離出水分子的影響大于溫度對反應逆向移動的影響
分子篩膜分離出水分子的影響大于溫度對反應逆向移動的影響
。
③210℃下,反應達到平衡時,該容器中未通過膜的H
2O分子占反應生成的H
2O分子的百分比為
(用a表示)。
(3)CH
3OH(g)在γ-Al
2O
3固體表面發(fā)生反應Ⅱ要經歷:吸附→表面反應→脫附三個階段,其機理如圖所示。
①發(fā)生脫附的是歷程
4和6
4和6
(填數(shù)字)。
②已知歷程5的化學方程式為:HO
*+H
*→H
2O
*(用*標注吸附的原子),寫出歷程3的化學方程式:
CH3O*H+CH3O*=HO*+CH3O*CH3
CH3O*H+CH3O*=HO*+CH3O*CH3
。
(4)甲醇可作為燃料電池的燃料。
①某甲醇燃料電池的部分結構如圖所示,該電池的負極反應式為
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+
。
②已知氫氣和甲醇的熱值分別為143kJ/g和23kJ/g,與車載氫氣供能模式相比,車載甲醇供能模式的優(yōu)勢是
常溫下乙醇是液體,體積較小,能量密度較大
常溫下乙醇是液體,體積較小,能量密度較大
。(已知燃料的能量密度單位為:kJ/m
3)