16.

甲醇是重要的化工原料,又可做為燃料.利用合成氣(主要成分為CO、CO
2和H
2)在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的主反應(yīng)如下:
ⅠCO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H
1ⅡCO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)△H
2=-58kJ/mol
ⅢCO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)△H
3回答下列問題:
(1)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱是常用的化學(xué)熱力學(xué)數(shù)據(jù),可以用來計算化學(xué)反應(yīng)熱.即化學(xué)反應(yīng)熱:△H=生成物標(biāo)準(zhǔn)生成熱綜合-反應(yīng)物標(biāo)準(zhǔn)生成熱總和.
已知四種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱如表:
物質(zhì) | CO | CO2 | H2 | CH3OH(g) |
標(biāo)準(zhǔn)生成熱(kJ/mol) | -110.52 | -393.51 | 0 | -201.25 |
A.計算△H
1=-90.73kJ/molkJ/mol B.△H
3>0(填=、<、>)
(2)由甲醇在一定條件下制備甲醚.一定溫度下,在三個體積均為1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2CH
3OH(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g).實驗數(shù)據(jù)見表:
容器編號 | 溫度(℃) | 起始物質(zhì)的量(mol) | 平衡物質(zhì)的量(mol) |
CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) | CH3OCH3(g) | H2O(g) |
a | 387 | 0.20 | 0 | 0 | 0.080 | 0.080 |
b | 387 | 0.40 | 0 | 0 | | |
c | 207 | 0.20 | 0 | 0 | 0.090 | 0.090 |
下列說法正確的是AD
A.該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B.達到平衡時,容器a中的CH
3OH體積分數(shù)比容器b中的小
C.容器a中反應(yīng)到達平衡所需時間比容器c中的長
D.若起始時向容器a中充入CH
3OH 0.15mol、CH
3OCH
3 0.15mol和H
2O 0.10mol,則反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進行
(3)合成氣的組成
n(H2)n(CO+CO2)=2.60時,體系中的CO平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強的關(guān)系如圖所示.
①α(CO)值隨溫度升高而減�。ㄌ睢霸龃蟆被颉皽p小”),其原因是升高溫度時,反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),平衡向左移動,使得體系中CO的量增大;反應(yīng)Ⅲ為吸熱反應(yīng),平衡向右移動,CO產(chǎn)生的量也增大;總結(jié)果,隨溫度升高,使CO的轉(zhuǎn)化率降低.
②圖中P
1、P
2、P
3的大小關(guān)系為P
3>P
2>P
1,其判斷理由是相同溫度下,由于反應(yīng)Ⅰ為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于提升CO的轉(zhuǎn)化率;而反應(yīng)Ⅲ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),產(chǎn)生CO的量不受壓強影響;故增大壓強,CO的轉(zhuǎn)化率升高.
(4)甲醇可以制成燃料電池,與合成氣制成燃料電池相比優(yōu)點是:裝置簡單,減小了電池的體積;若以硫酸作為電解質(zhì)其負極反應(yīng)為:CH
3OH-6e
-+H
2O=CO
2+6H
+.