甲醇是一種很好的燃料,被稱為21世紀(jì)的新型燃料.
工業(yè)上可通過(guò)H
2和CO化合制備甲醇,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
CO(g)+2H
2(g)
CH
3OH(g)△H
1=-116kJ?molˉ
1(1)已知:CO(g)+
O
2(g)=CO
2(g)△H
2=-283kJ?molˉ
1 H
2(g)+
O
2(g)=H
2O (g)△H
3=-242kJ?molˉ
11mol甲醇燃燒生成CO
2和水蒸氣放出
651
651
kJ的熱量.
(2)在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下,將a mol CO與 3a mol H
2的混合氣體在催化劑作用下在VL容器中制備甲醇.
①若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是
BD
BD
.
A.升高溫度 B.將CH
3OH(g)從體系中分離
C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大 D.再充入1mol CO和3mol H
2②為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件,某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中.
實(shí)驗(yàn)編號(hào) |
T(℃) |
n(CO)/n(H2) |
P(MPa) |
1 |
150 |
1/3 |
0.1 |
2 |
a |
1/3 |
5 |
3 |
350 |
b |
5 |
A.則上表中剩余的實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù):a=
150
150
、b=
1/3
1/3
.
B.根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn),右上圖是在壓強(qiáng)分別為0.1MPa和5MPa下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變
化的曲線圖,請(qǐng)指明圖中的壓強(qiáng)P
1=
0.1
0.1
MPa.
③100℃時(shí),CH
3OH(g)
CO(g)+2H
2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)為
(用含a、V的代數(shù)式表示).
(3)科學(xué)家預(yù)言,燃料電池將是21世紀(jì)獲得電力的重要途徑,而甲醇燃料電池具備甲醇燃料容易攜帶、容易存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn),目前被認(rèn)為將會(huì)替代傳統(tǒng)的電池成為攜帶型設(shè)備的主要電源.右圖是甲醇的質(zhì)子交換膜型燃料電池模型.寫出其電極反應(yīng)式
正極:
3O2+12e-+12H+→6H2O
3O2+12e-+12H+→6H2O
負(fù)極:
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2
.