(2012?萬安縣模擬)能源問題是人類社會(huì)面臨的重大課題,日本大地震引起的核泄漏事故引起了人們對(duì)核能源的恐慌.而甲醇是未來重要的綠色能源之一.以CH
4和H
2O為原料,通過下列反應(yīng)來制備甲醇.
①CH
4(g)+H
2O(g)=CO(g)+3H
2(g)△H=+206.0kJ/mol
②CO(g)+2H
2(g)=CH
3OH(g)△H=-129.0kJ/mol
(l)CH
4(g)與H
2O(g)反應(yīng)生成CH
3OH(g)和H
2(g)的熱化學(xué)方程式為
CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+77.0KJ/L
CH4(g)+H2O(g)=CH3OH(g)+H2(g)△H=+77.0KJ/L
.
(2)將1.0molCH
4和2.0molH
2O(g)通過容積為100L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I,測(cè)得在一定的壓強(qiáng)下CH
4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖1.
①假設(shè)100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,則用H
2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為
0.0024mol/L?min
0.0024mol/L?min
;
②100℃時(shí)反應(yīng)I的平衡常數(shù)為
7.2×10-5(mol/L)2
7.2×10-5(mol/L)2
.
(3)在壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為300℃條件下,將1.0molCO與2.0molH
2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅱ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
CD
CD
(填字母序號(hào)).
A.c(H
2)減小 B.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢
C.CH
3OH的物質(zhì)的量增加 D.重新平衡時(shí)
減小 E.平衡常數(shù)K增大
(4)工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法有兩種:
①甲醇蒸氣重整法.該法中的一個(gè)主要反應(yīng)為CH
3OH(g)?CO(g)+2H
2(g),此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是:
反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)
反應(yīng)是熵增加的反應(yīng)
.
②甲醇部分氧化法.在一定溫度下以Ag/CeO
2-ZnO為催化劑時(shí)原料氣比例對(duì)反應(yīng)的選擇性(選擇性越大,表示生成的該物質(zhì)越多)影響關(guān)系如圖2所示.則當(dāng)n(O
2)/n(CH
3OH)=0.25時(shí),CH
3OH與O
2發(fā)生的主要反應(yīng)方程式為
.
(5)甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)造成一定的污染,有一種電化學(xué)法可消除這種污染,其原理是:通電后,將Co
2+氧化成Co
3+,然后以Co
3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO
2而凈化.實(shí)驗(yàn)室用圖3裝置模擬上述過程:
①寫出陽極電極反應(yīng)式
Co2+-e-=Co3+
Co2+-e-=Co3+
;
②寫出除去甲醇的離子方程式
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+;
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+;
.