甲醇既是重要的化工原料,又可作為燃料,以CO2為原料在催化劑作用下合成甲醇,有如下可能發(fā)生的反應(yīng)?;卮鹣铝袉栴}:
(1)CO2與氫氣或水蒸氣反應(yīng)均能制得甲醇,相關(guān)數(shù)據(jù)如下表,實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)選用
A
A
反應(yīng)(填A(yù)或B);原因是 反應(yīng)A是熵減的放熱反應(yīng),則在低溫下能夠自發(fā)進(jìn)行,而反應(yīng)B是一個熵減的吸熱反應(yīng),在任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行,而且反應(yīng)A的平衡常數(shù)大于反應(yīng)B的平衡常數(shù)
反應(yīng)A是熵減的放熱反應(yīng),則在低溫下能夠自發(fā)進(jìn)行,而反應(yīng)B是一個熵減的吸熱反應(yīng),在任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行,而且反應(yīng)A的平衡常數(shù)大于反應(yīng)B的平衡常數(shù)
。
反應(yīng)(25°C、101kPa) |
ΔH/kJ?mol-1 |
ΔS/J?mol-1?K-1 |
K |
A:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) |
-48.97 |
-177.16 |
6.8×10-3 |
B:CO2(g)+2H2O(g)?CH3OH(g)+O2 (g) |
+676.48 |
-43.87 |
<1.0×10-5 |
(2)二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為:CO
2(g)+3H
2(g)═CH
3OH(g)+H
2O(g) ΔH=-49kJ?mol
-1該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn):
①CO
2(g)+H
2(g)═CO(g)+H
2O(g) ΔH
1=+41kJ?mol
-1②CO(g)+2H
2(g)═CH
3OH(g)↓ ΔH
2=
-90
-90
kJ?mol
-1若反應(yīng)①為慢反應(yīng)(慢反應(yīng)的活化能較高),圖1中能體現(xiàn)上述反應(yīng)能量變化的是
A
A
(填標(biāo)號)。
(3)在溶積為2L的密閉容器中,由CO
2和H
2合成甲醇,在其他條件不變得情況下,考察溫度對反應(yīng)的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖16-2所示(注:T
1、T
2均大于300°C);
下列說法正確的是
③④
③④
(填序號)。
①溫度為T
1時(shí),從反應(yīng)開始到平衡,生成甲醇的平均速率為v(CH
3OH)=
mol?L
-1?mim
-1②該反應(yīng)在T
1時(shí)的平衡常數(shù)比T
2時(shí)的小
③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)增大
④處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T
1變到T
2,達(dá)到平衡時(shí)=
增大
(4)甲醇燃料電池(圖3),具備低溫快速啟動、燃料潔凈環(huán)保以及電池結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。使得甲醇燃料電池可能成為未來便攜式電子產(chǎn)品應(yīng)用的主流。
①在圖3中用箭頭畫出電子轉(zhuǎn)移方向
。
②寫出電池負(fù)極電極反應(yīng)式
CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
。