12.
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甲烷廣泛存在于天然氣、沼氣、煤礦坑氣之中,是優(yōu)質(zhì)的氣體燃料,更是制造許多化工產(chǎn)品的重要原料.
Ⅰ.制取氫氣
已知:CH
4(g)+H
2O(g)?CO(g)+3H
2(g)△H=+206.2kJ•mol
-1CH
4(g)+CO
2(g)?2CO(g)+2H
2(g)△H=+247.4kJ•mol
-1(1)請(qǐng)寫出CH
4(g)與H
2O(g)反應(yīng)生成CO
2(g)和H
2(g)的熱化學(xué)方程式CH
4(g)+2H
2O(g)═CO
2(g)+4H
2(g)△H=+165.0kmol
-1(2)若將0.1mol CH
4和0.1mol H
2O(g)通入體積為10L的密閉容器里,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):
CH
4(g)+H
2O(g)?CO(g)+3H
2(g),CH
4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖
①已知100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,則用H
2表示的平均反應(yīng)速率0.003mol/(L.min);
②該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)6.75×10
-4(mol/L)
2;
③圖中的p
1<p
2(填“<”、“>”或“=”);
Ⅱ.制備甲醇
(3)在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下,將a mol CO與3amol H
2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H<0.若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是BC
A.升高溫度 B.再充入1mol CO和3mol H
2 C.將CH
3OH(g)從體系中分離
D.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大 E.使用更高效的催化劑
Ⅲ.合成乙酸
(4)甲烷直接合成乙酸具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值.光催化反應(yīng)技術(shù)使用CH
4和CO
2(填化學(xué)式)直接合成乙酸,且符合“綠色化學(xué)”的要求(原子利用率100%).