工業(yè)上合成甲醇的主反應(yīng)和副反應(yīng)的反應(yīng)熱都是多少啊??
理論上一氧化碳和氫氣以1比2的比例反應(yīng)制得甲醇,反應(yīng)為放熱反應(yīng),甲醇燃燒可以放熱,所以甲醇是很好的能源,為再生能源
甲醇是一種化工原料,工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng):CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ?mol-1.若在溫度、
甲醇是一種化工原料,工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng):CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ?mol-1.
若在溫度、容積相同的3個(gè)密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反應(yīng)物投入量 | 1molCO.2molH2 | 1mol CH3OH | 2molCO、4molH2 |
CH3OH的濃度(mol/L) | c1 | c2 | c3 |
反應(yīng)的能量變化 | 放出Q1 kJ | 吸收Q2 kJ | 放出Q3 kJ |
平衡常數(shù) | K1 | K2 | K3 |
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率 | α 1 | α 2 | α 3 |
①容器內(nèi)壓強(qiáng)P:2P甲與2P乙與P丙關(guān)系是______
②變化的熱量數(shù)值Q中,Q1 與Q2的和是______
③畫出平衡時(shí)甲醇的百分含量(縱坐標(biāo))隨溫度(橫坐標(biāo))的變化曲線,要求畫出壓強(qiáng)不同的兩條曲線(標(biāo)出p1、p2,且p1<p2).
④在一定溫度和壓強(qiáng)下,CO和H2催化合成二甲醚反應(yīng)為:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)如圖為綠色電源“直接二甲醚燃料電池”工作原理示意圖,a電極的反應(yīng)式為______.①甲容器反應(yīng)物投入1molCO.2molH2與乙容器反應(yīng)物投入1mol CH3OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡,則達(dá)到平衡時(shí)甲、乙容器壓強(qiáng)相等,甲容器反應(yīng)物投入量1molCO、2molH2與丙容器反應(yīng)物投入量2molCO、4molH2,丙可以當(dāng)成是在恒溫且容積是甲容器兩倍條件下,體積受到了壓縮,原反應(yīng)正向氣體體積減少,則有2P甲等于2P乙且大于P丙,
故答案為:2P甲等于2P乙且大于P丙;
②甲容器反應(yīng)物投入1molCO.2molH2與乙容器反應(yīng)物投入1mol CH3OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡,反應(yīng)分別由正方向和逆方向進(jìn)行,則Q1與Q2和是90.8,能量總變化相當(dāng)于1molCO.2molH2完全轉(zhuǎn)化成1mol CH3OH的能量,
故答案為:90.8;
③正反應(yīng)放熱,則升高溫度、平衡向逆方向移動(dòng),甲醇的含量降低,根據(jù)方程式可知增大壓強(qiáng),平衡向正方向移動(dòng),甲醇的含量增大,則圖象可為,
故答案為:;
④a極通入二甲醚,應(yīng)為原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極方程式為CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+,
故答案為:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+.
工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-116kJ/m
工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-116kJ/mol
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為______.
(2)下列措施中有利于增大該反應(yīng)的反應(yīng)速率且提高轉(zhuǎn)化率的是______ (填字母序號(hào)).
a.隨時(shí)將CH3OH與反應(yīng)混合物分離 b.降低反應(yīng)溫度
c.使用高效催化劑d.增大體系壓強(qiáng)
(3 )一定條件下,將1mol CO與3mol H2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇,平衡后將容器的容積壓縮到原來的,其他條件不變,對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是______ (填字母序號(hào)).
a.c(H2)減少
b.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢
c.CH3OH的物質(zhì)的量增加d.重新平衡減小
(4)在密閉容器中充有1mol CO與2mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇,CO的轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)、壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如圖所示.
①A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài),則自反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間,tA______tC(填“大于”、“小于”或“等于”).
②若A點(diǎn)時(shí)容器的體積為1L,該溫度下B點(diǎn)的平衡常數(shù)K=______.(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=C(CH3OH)C(CO)C2(H2),故答案為:C(CH3OH)C(CO)C2(H2);
(2)a.隨時(shí)將CH3OH與反應(yīng)混合物分離,反應(yīng)速率減小,轉(zhuǎn)化率增加,故a不選;
b.降低反應(yīng)溫度,反應(yīng)速率減小,轉(zhuǎn)化率增加,故b不選;
c.使用高效催化劑,速率加快,但平衡不移動(dòng),轉(zhuǎn)化率不變,故c不選;
d.增大體系壓強(qiáng),壓強(qiáng)越大,速率越快,平衡正向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率增加,故選d,
故答案為:d;
(3)平衡后將容器的容積壓縮到原來的12,相當(dāng)增加壓強(qiáng),a.c(H2)減少,體積壓縮到原來的一半,如果平衡不移動(dòng),濃度應(yīng)原來的2倍,平衡正向移動(dòng),移動(dòng)的結(jié)果是減弱而不是抵消,所以濃度應(yīng)在原平衡的基礎(chǔ)上增加,故a不選;b.正、逆反應(yīng)速率都加快,故b不選;c.平衡正向移動(dòng),CH3OH的物質(zhì)的量增加,故c正確;d.重新平衡C(H2)C(CH3OH)的分子和分母都乘以體積,實(shí)際上就是氫氣的物質(zhì)的量和甲醇的物質(zhì)的量之比,因?yàn)槠胶庹蛞苿?dòng),氫氣的物質(zhì)的量在減小,甲醇的量在增加,兩者的比值減小,故d正確,故答案為:cd;
(4)①由圖可知A點(diǎn)低于C的溫度,溫度越高反應(yīng)速率越快所需時(shí)間越短,所以tA大于tC,故答案為:大于.
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
初起濃度 1mol/L 2mol/L 0
變化量 0.5mol/L 1mol/L 0.5mol/L
平衡量 0.5mol/L 1mol/L 0.5mol/L
故K=0.5mol/L0.5mol/L ×(1mol/L)2=1L2mol-2,
故答案為:1L2mol-2.
工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-a kJ?mol-1(1)如圖1是該反應(yīng)在
工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-a kJ?mol-1
(1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線.
①a______0(填“>”“<”“=”).
②下列說法正確的是______(填序號(hào)).
a.1mol CO(g)和2mol H2(g)所具有的能量小于1mol CH3OH(g)所具有的能量
b.將1mol CO(g)和2mol H2(g)置于一密閉容器中充分反應(yīng)后放出a KJ的熱量
c.升高溫度,平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),上述熱化學(xué)方程式中的a值將減小
d.如將一定量CO(g)和H2(g)置于某密閉容器中充分反應(yīng)后放熱a KJ,則此過程中有1mol CO(g)被還原
(2)在一定條件下,科學(xué)家利用從煙道氣中分離出CO2與太陽能電池電解水產(chǎn)生的H2合成甲醇,其過程如圖2所示:
①該合成路線對(duì)于環(huán)境保護(hù)的價(jià)值在于______.
②15%~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱堿性,上述合成線路中用作CO2吸收劑.用離子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱堿性的原因:______.
(3)甲醇燃料電池的工作原理如圖3所示.該電池工作時(shí),c口通入的物質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)式為:______.
(4)以上述電池做電源,用如圖4所示裝置,在實(shí)驗(yàn)室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是(用相關(guān)的電極反應(yīng)式和離子方程式表示):______.(1)①圖象分析先拐先平溫度高,T2>T1,一氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高減小,升溫平衡逆向進(jìn)行,逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),△H<0;
故答案為:>;
②a.反應(yīng)是放熱反應(yīng),1mol CO(g)和2mol H2(g)所具有的能量大于1mol CH3OH(g)所具有的能量,故a錯(cuò)誤;
b.反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底,將1mol CO(g)和2mol H2(g)置于一密閉容器中充分反應(yīng)后放出的熱量小于a KJ,故b錯(cuò)誤;
c.反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),上述熱化學(xué)方程式中的a值為焓變,與變化過程無關(guān),故c錯(cuò)誤;
d.如將一定量CO(g)和H2(g)置于某密閉容器中充分反應(yīng)后放熱a KJ,就熱化學(xué)方程式計(jì)算可知,此過程中有1mol CO(g)被還原,故d正確;
故答案為:d;
(2)①二氧化碳會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng),而本題中的反應(yīng)恰好消耗了二氧化碳,有利于防止溫室效應(yīng);
故答案為:有利于防止溫室效應(yīng);
②乙醇胺水溶液呈弱堿性是取代基氨基結(jié)合氫離子,使溶液中的氫氧根離子濃度增大,反應(yīng)的離子方程式為:HOCH2CH2NH2+H2O?HOCH2CH2NH3++OH-;
故答案為:HOCH2CH2NH2+H2O?HOCH2CH2NH3++OH-;
(3)根據(jù)裝置可以知道d處生成大量的水,氫離子移向的電極為原電池的正極,所以c電極是通入的氧氣,b口通入的物質(zhì)為甲醇為負(fù)極,正極發(fā)生電極反應(yīng)為:O2+4e-+4H+=2H2O,故答案為:O2+4e-+4H+=2H2O;
(4)在電解池中,金屬鋁為陽極,發(fā)生電極反應(yīng):Al-3e-=Al3+,鋁離子會(huì)和碳酸氫根離子之間發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳,即Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,溶液逐漸變渾濁;
故答案為:Al-3e-=Al3+;Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑;或Al-3e-+3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑;
甲醇是一種很好的燃料,被稱為21世紀(jì)的新型燃料.工業(yè)上可通過H2和CO化合制備甲醇,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式
甲醇是一種很好的燃料,被稱為21世紀(jì)的新型燃料.
工業(yè)上可通過H2和CO化合制備甲醇,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H1=-116kJ?molˉ1
(1)已知:CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?molˉ1
H2(g)+O2(g)=H2O (g)△H3=-242kJ?molˉ1
1mol甲醇燃燒生成CO2和水蒸氣放出______kJ的熱量.
(2)在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下,將a mol CO與 3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下在VL容器中制備甲醇.
①若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是______.
A.升高溫度 B.將CH3OH(g)從體系中分離
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
②為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件,某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中.
實(shí)驗(yàn)編號(hào) | T(℃) | n(CO)/n(H2) | P(MPa) |
1 | 150 | 1/3 | 0.1 |
2 | a | 1/3 | 5 |
3 | 350 | b | 5 |
A.則上表中剩余的實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù):a=______、b=______.
B.根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn),右上圖是在壓強(qiáng)分別為0.1MPa和5MPa下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線圖,請(qǐng)指明圖中的壓強(qiáng)P1=______MPa.
③100℃時(shí),CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)為______
(用含a、V的代數(shù)式表示).
(3)科學(xué)家預(yù)言,燃料電池將是21世紀(jì)獲得電力的重要途徑,而甲醇燃料電池具備甲醇燃料容易攜帶、容易存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn),目前被認(rèn)為將會(huì)替代傳統(tǒng)的電池成為攜帶型設(shè)備的主要電源.右圖是甲醇的質(zhì)子交換膜型燃料電池模型.寫出其電極反應(yīng)式
正極:______
負(fù)極:______.(1)由①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1,
②CO(g)+12O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?mol-1,
③H2(g)+12O2(g)=H2O (g)△H3=-242kJ?mol-1,
根據(jù)蓋斯定律可知,②+③×2-①可得CH3OH(g)+32O2(g)=CO2(g)+2H2O (g),
則△H=(-283kJ?mol-1)+(-242kJ?mol-1)×2-(-116kJ?mol-1)=-651kJ?mol-1,
即1mol甲醇燃燒生成CO2和水蒸氣放出651kJ的熱量,故答案為:651;
(2)①對(duì)于CO+2H2 CH3OH,為放熱反應(yīng),
A.升高溫度,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),則甲醇的產(chǎn)率降低,故A錯(cuò)誤;
B.將CH3OH(g)從體系中分離,能使反應(yīng)正向移動(dòng),甲醇的產(chǎn)率增大,故B正確;
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大,容積不變,則反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度不變,化學(xué)平衡不移動(dòng),產(chǎn)率不變,故C錯(cuò)誤;
D.再充入1molCO和3molH2,反應(yīng)物的濃度增大,反應(yīng)正向移動(dòng),甲醇的產(chǎn)率增大,故D正確;
故答案為:BD;
②A.因圖中橫坐標(biāo)為溫度,縱坐標(biāo)為CO的轉(zhuǎn)化率,P1、P2為兩種不同的壓強(qiáng),則實(shí)驗(yàn)中n(CO)/n(H2)相同,即b=1/3,為便于比較,則實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的溫度應(yīng)相同,壓強(qiáng)不同,即a=150,故答案為;150;1/3;
B.由圖可知,相同溫度時(shí),P1對(duì)應(yīng)的CO的轉(zhuǎn)化率降低,則P1為0.1MPa,故答案為:0.1;
③100℃時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率為0.5,則
CO+2H2 CH3OH,
開始 a 3a 0
轉(zhuǎn)化0.5a a 0.5a
平衡0.5a 2a 0.5a
則K=0.5aV0.5aV×(2a)2V2=V24a2,
與CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)互為逆反應(yīng),
則化學(xué)平衡常數(shù)互為倒數(shù),即100℃時(shí),CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)為為4a2V2,
故答案為:4a2V2;
(3)由甲醇的質(zhì)子交換膜型燃料電池模型圖可知,負(fù)極甲醇參與反應(yīng),正極氧氣參與反應(yīng),且H+能通過交換膜,
則正極反應(yīng)式為3O2+12e-+12H+→6H2O,負(fù)極反應(yīng)式為2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2,
故答案為:3O2+12e-+12H+→6H2O;2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2.
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