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甲醇是重要的化工原料,用CO2和H2在催化劑的作用下合成甲醇,主要發(fā)生以下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H3
(1)已知部分化學(xué)鍵的鍵能如下表:
化學(xué)鍵 H-H H-O C═O C
O
鍵能/kJ?mol-1 436 465 a 1076.8
則△H3=
-94.6
-94.6
kJ?mol-1,a=
806
806
kJ?mol-1。
(2)在容積恒為2L的密閉容器中充入2mol CH3OH(g)和2mol CO(g),在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)CH3OH(g)+CO(g)=HCOOCH3(g),測得容器內(nèi)的壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如下表所示。
t/min 0 2 4 6 8 10 12 14
P/kPa P0  …… 0.8P0  ……   …… 0.7P0  0.7P0 0.7P0
①已知該條件下,該反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行,則其△H0
(填“<”、“>”或“=”),判斷依據(jù)是
該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),△S<0,該反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行,則△H-T△S<0,所以△H<0
該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),△S<0,該反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行,則△H-T△S<0,所以△H<0
。
②在此條件下,0~4min的v(CH3OH)=
0.05p0
0.05p0
kPa?min-1,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
7
.
5
p
0
7
.
5
p
0
(kPa)-1(以分壓表示,分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(3)通過計(jì)算機(jī)對(duì)反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)═CO(g)+3H2(g)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),在0.1MPa時(shí),不同溫度下,不同水碳比
n
H
2
O
n
C
H
4
進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算,繪得反應(yīng)平衡體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與水碳比、平衡溫度的關(guān)系如圖所示。

水碳比和平衡溫度對(duì)H2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的影響,由圖可知,溫度一定時(shí),H2的平衡物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與水碳比的關(guān)系是
水碳比越大,氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大
水碳比越大,氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大
,可能的原因是
水碳比增大,生成的CO會(huì)與H2O(g)反應(yīng),進(jìn)一步生成H2,使得氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
水碳比增大,生成的CO會(huì)與H2O(g)反應(yīng),進(jìn)一步生成H2,使得氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
。
(4)電解法由甲醇和CO合成碳酸二甲酯的工作原理如圖所示,則陽極的電極反應(yīng)式為
2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+
2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+
。

【答案】-94.6;806;<;該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),△S<0,該反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行,則△H-T△S<0,所以△H<0;0.05p0
7
.
5
p
0
;水碳比越大,氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大;水碳比增大,生成的CO會(huì)與H2O(g)反應(yīng),進(jìn)一步生成H2,使得氫氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大;2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:40引用:2難度:0.4
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。

    ①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2
    ②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號(hào))。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強(qiáng)
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時(shí)間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     
    。

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:60引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時(shí)A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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