利用可再生能源代替石油和煤已经成为未来发展的趋势,甲醇作为重要的可再生能源具有广泛的开发和应用前景.工业上常利用反应CO

利用可再生能源代替石油和煤已经成为未来发展的趋势,甲醇作为重要的可再生能源具有广泛的开发和应用前景.工业上常利用反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0来合成甲醇.
(1)经研究发现在230℃~270℃时合成最为有利.为探寻合成气最合适的起始组成比,分别在230℃、250℃和270℃时进行实验,实验结果如图1.230℃的实验结果所对应的曲线是______(填字母); 从提高CO转化率的角度等综合分析,该温度下工业生产适宜采用的合成气组成n(H2):n(CO) 的比值范围是______(填字母).
A.1~1.5B.2.5~3C.3.5~4.5
(2)制甲醇所需要的氢气,可通过下列反应制取:H2O(g)+CO(g)?H2(g)+CO2(g)
△H<0,某温度下该反应的平衡常数K=1.回答下列问题:
①该温度下,若起始时c(CO)=2mol?L-1,c(H2O)=3mol?L-1,反应进行一段时间后,测得CO的浓度为1mol?L-1,则此时该反应v(正)______v(逆)(填“>”、“<”或“=”).
②若降低温度,该反应的K值将______(填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)甲醇是一种化工原料,工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ?mol-1
若在温度、容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器
反应物投入量 1molCO、2molH2 1mol CH3OH 2molCO、4molH2
CH3OH的浓度(mol/L) c1 c2 c3
反应的能量变化 放出Q1 kJ 吸收Q2 kJ 放出Q3 kJ
①容器内压强P:P、P与P的关系是______(用“>”、“<”或“=”表示);
②变化的热量数值Q中,Q1 与Q2的和是______(填具体数值).
(4)目前,以甲醇为原料的燃料电池已经应用于工业生产.下图是甲醇燃料电池应用的示意图2,已知甲池的总反应式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O请根据图2填写下列空白:乙池中A电极的电极反应式为______,甲池中通入CH3OH电极的电极反应式为______.

bolo1980 1年前 已收到1个回答 举报

jjandly 幼苗

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(1)工业上用反应④低压合成甲醇,在230℃~270℃最为有利.为研究合成气最合适的起始组成比,分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图.合成甲醇是放热反应,温度越低转化率越大,结合图象可知,230℃的实验结果所对应的曲线是 X,从提高CO转化率的角度等综合分析,该温度下工业生产适宜采用的合成气组成n(H2):n(CO) 的比值范围应是CO的转化率最大时,则合成气组成n(H2):n(CO) 的比值范围是2.5~3,如再增大比例,因此时转化率已经很高,而导致浪费氢气,
故答案为:X;B;
(2)①H2O(g)+CO(g)?H2(g)+CO2(g)
起始:32 0 0
转化:1 1 1 1
一段时间后:21 1 1
Qc=[1×1/2×1]=0.5<1,则平衡向正反应方向移动,正反应速率大于逆反应速率,
故答案为:>;
②因正反应放热,则降低温度平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,故答案为:增大;
(3)①甲容器反应物投入1molCO.2molH2与乙容器反应物投入1mol CH3OH在保持恒温、恒容情况下是等效平衡,则达到平衡时甲、乙容器压强相等,丙容器反应物投入量2molCO、4molH2,浓度加倍,相当于增大压强,故答案为:P=P<P
②由于正反应转化率和逆反应转化率之和为100%,则Q1+Q2能量总变化相当于1molCO、2molH2完全转化成1mol CH3OH的能量,即吸放热Q1+Q2数值上就等于90.8kJ;丙容器反应物投入量2molCO、4molH2,由于该反应是气体体积减小的反应,温度、容积相同的情况下,反应物浓度增大一倍,相当于增大压强,反应向气体体积减少方向移动,即正向移动,因此,c3>2c1,Q3>2Q1
故答案为:90.8;
(4)甲池中通入CH3OH电极为原电池的负极,发生氧化反应,电极方程式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,乙池为电解池,A连接电源的负极,发生还原反应,电极方程式为Ag++e-=Ag,
故答案为:Ag++e-=Ag;CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O.

1年前

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