利用可再生能源代替石油和煤已經(jīng)成為未來發(fā)展的趨勢,甲醇作為重要的可再生能源具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景.工業(yè)上常利用反應(yīng)CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H<0來合成甲醇.
(1)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在230℃~270℃時合成最為有利.為探尋合成氣最合適的起始組成比,分別在230℃、250℃和270℃時進(jìn)行實驗,實驗結(jié)果如圖1.230℃的實驗結(jié)果所對應(yīng)的曲線是
(填字母); 從提高CO轉(zhuǎn)化率的角度等綜合分析,該溫度下工業(yè)生產(chǎn)適宜采用的合成氣組成n(H
2):n(CO) 的比值范圍是
(填字母).
A.1~1.5 B.2.5~3 C.3.5~4.5
(2)制甲醇所需要的氫氣,可通過下列反應(yīng)制取:H
2O(g)+CO(g)?H
2(g)+CO
2(g)
△H<0,某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1.回答下列問題:
①該溫度下,若起始時c(CO)=2mol?L
-1,c(H
2O)=3mol?L
-1,反應(yīng)進(jìn)行一段時間后,測得CO的濃度為1mol?L
-1,則此時該反應(yīng)v(正)
v(逆)(填“>”、“<”或“=”).
②若降低溫度,該反應(yīng)的K值將
(填“增大”、“減小”或“不變”).
(3)甲醇是一種化工原料,工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng):CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H=-90.8kJ?mol
-1.
若在溫度、容積相同的3個密閉容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫、恒容,測得反應(yīng)達(dá)到平衡時的有關(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 |
①容器內(nèi)壓強(qiáng)P:P
甲、P
乙與P
丙的關(guān)系是
(用“>”、“<”或“=”表示);
②變化的熱量數(shù)值Q中,Q
1 與Q
2的和是
(填具體數(shù)值).
(4)目前,以甲醇為原料的燃料電池已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn).下圖是甲醇燃料電池應(yīng)用的示意圖2,已知甲池的總反應(yīng)式為:2CH
3OH+3O
2+4KOH=2K
2CO
3+6H
2O請根據(jù)圖2填寫下列空白:乙池中A電極的電極反應(yīng)式為
,甲池中通入CH
3OH電極的電極反應(yīng)式為
.