将甲烷转化为既可作为液体燃料又可用作化工基本原料的甲醇,具有广泛的应用前景以及重要的经济价值和社会意义。甲烷部分氧化反应主要有气固相催化氧化、液相催化氧化等。回答下列问题:
(1)科研人员对O2直接将CH4氧化为甲醇的气固相催化体系进行了多年探索,在密闭容器中充入2mol CH4和1mol O2,在不同条件下发生反应:2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH (g),平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图1所示,根据图象填空。

①p1>> p2 (选填“>”、“<”或“=”),该反应的△H <<0。(选填“>”或“<”)。
②A、B、C点对应的化学反应速率由大到小的顺序为 v(B)>v(A)>v(C)v(B)>v(A)>v(C)。[用v(A)、v(B)、v(C)表示]
③若A点,n(CH3OH)=1mol,总压强为2.5MPa,则T0时A点用分压强代替浓度表示的平衡常数Kp=2MPa-12MPa-1。
(2)CH4在102%发烟硫酸溶剂中以配合物Pt (bpym) Cl2 为催化剂的气液相催化体系,能达到较大的CH4转化率及选择性,原理为:CH4先转化为CH3OSO3H (CH4+H2SO4+SO3催化剂△CH3OSO3H+H2SO4+SO2),SO2 再与O2生成H2SO4,CH3OSO3H再水解生成甲醇,写出该水解反应的方程式:CH3OSO3H+H2O=CH3OH+H2SO4CH3OSO3H+H2O=CH3OH+H2SO4。Pt (bpym) Cl2成本昂贵,HgSO4也可以作为该反应的催化剂,且催化活性及稳定性较好,HgSO4的突出缺点是 有毒有毒。
(3)Osadchi 等合成了Fe/MIL-53催化剂,并用于H2O2催化氧化甲烷合成甲醇的研究(CH4+H2O2⇌CH3OH+H2O),反应历程如图所示,其中催化剂用M表示,•CH3为甲基自由基,结合在催化剂表面上的物质或基团用*标注。该历程中“H2O2 活化”与“CH4氧化”较难发生的是 “CH4氧化”“CH4氧化”,试解释你的理由 “CH4氧化”该历程的活化能大于“H2O2活化”该历程活化能“CH4氧化”该历程的活化能大于“H2O2活化”该历程活化能。
催化剂
△
【答案】>;<;v(B)>v(A)>v(C);2MPa-1;CH3OSO3H+H2O=CH3OH+H2SO4;有毒;“CH4氧化”;“CH4氧化”该历程的活化能大于“H2O2活化”该历程活化能
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:22引用:1难度:0.6


