甲醇不仅是重要的化工原料,还是性能优良的能源和车用燃料。
(1)H2(g)和CH3OH(l)的燃烧热分别为285.8kJ•mol-1和726.5kJ•mol-1,则由CO2(g)和H2(g)生成液态甲醇和液态水的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9kJ/molCO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9kJ/mol。
(2)CO与H2也可以合成CH3OH,已知CO和H2可以利用如下反应制备:CH4(g)+H2O⇌CO(g)+3H2(g)△H>0,一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。T1<<T2(填“<”、“>”或“=”);A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小关系为KC=KB>KAKC=KB>KA。

(3)已知Ⅰ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),Ⅱ.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),Ⅲ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。如图2为一定比例的CO2、H2,CO、H2,CO、CO2、H2三个反应体系下甲醇生成速率与温度的关系。
①490K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是BB。(填“A”或“B”)
A.CO2H2H2OCOH2CH3OH
B.COH2OH2CO2H2CH3OH+H2O
②490K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,结合反应Ⅰ、Ⅲ分析原因:CO的存在促使反应Ⅰ正向进行,二氧化碳和氢气的量增加,水蒸气的量减少,有利于反应Ⅲ正向进行CO的存在促使反应Ⅰ正向进行,二氧化碳和氢气的量增加,水蒸气的量减少,有利于反应Ⅲ正向进行。
(4)在T1℃时,向体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO,发生反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),达到平衡时CH3OH的体积分数φ与起始时n(H2)n(CO)的关系如图3所示。
①当起始时n(H2)n(CO)=2,反应经过5min达到平衡,若此时CO的转化率为0.6,则0~5min内平均反应速率v(H2)=0.12mol/(L•min)0.12mol/(L•min)。若此时再向容器中充入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,达新平衡时H2的转化率将增大增大。(填“增大”、“减小”或“不变”)
②当起始时n(H2)n(CO)=3.5,反应达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能对应图3中的FF(填“D”“E”或“F”)点。
H
2
H
2
O
H
2
H
2
O
H
2
H
2
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
【答案】CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9kJ/mol;<;KC=KB>KA;B;CO的存在促使反应Ⅰ正向进行,二氧化碳和氢气的量增加,水蒸气的量减少,有利于反应Ⅲ正向进行;0.12mol/(L•min);增大;F
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:65引用:3难度:0.4
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(1)图1的四个过程中能量转化形式有
A.2种 B.3种 C.4种 D.4种以上
(2)电解过程要消耗大量的电能,而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水.
2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通电2H2(g)+O2(g)△H2光照催化剂
以上反应的△H1
(3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式
(4)氢能利用需要选择合适的储氢材料.
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