工业上常利用合理的催化剂,将含碳氧化物转化为重要的化工原料一甲醇,由CO、CO2和H2合成甲醇发生的主要反应如下:
Ⅰ.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-99kJ/mol
Ⅱ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58kJ/mol
(1)已知反应Ⅰ中相关的化学键键能数据如下表,则x=413413。
化学键 | H-H | C-O | C |
H-O | C-H |
E/(kJ⋅mol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | x |
低温
低温
(填“高温”或“低温”)有利于反应自发进行。(3)T℃时将6molCO2和8molH2充入恒温密闭容器中发生反应Ⅱ,测得H2的物质的量随时间变化如图a中状态Ⅰ(图中白色柱状图A、B、C、D、E)所示。图中数据A(1,6)代表在1min时H2的物质的量是6mol。

①若T℃时控制体积为2L不变,状态Ⅰ情况下,0~8min内CH3OH的平均化学反应速率为
0.125mol⋅L-1⋅min-1
0.125mol⋅L-1⋅min-1
。②若仅改变一个条件,使化学平衡变为状态Ⅱ(如图中灰色柱状图所示),则状态Ⅰ和状态Ⅱ的化学平衡常数分别为K1、K2,其大小关系为
K1=K2
K1=K2
。(4)CO和H2在耐高温催化剂、一定温度下发生反应Ⅰ合成甲醇。图(b)为在容积为1L的恒容密闭容器中,加入2molH2和1mol CO时经过相同时间甲醇产率与反应温度的关系曲线。曲线上A点
不是
不是
(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率;理由是 反应放热,升高温度平衡逆向移动,平衡产率应随温度的升高而降低,A点平衡产率应高于B点
反应放热,升高温度平衡逆向移动,平衡产率应随温度的升高而降低,A点平衡产率应高于B点
。(5)一种以MEA膜为电极的电解甲醇溶液制氢法如图c。总反应方程式为CH3OH+H2O═H2+CO2(未配平)。
①阳极反应方程式为
a极为阳极,电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2,
a极为阳极,电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2,
。②阴阳两极产物的物质的量之比为:
3:1
3:1
。【答案】413;低温;0.125mol⋅L-1⋅min-1;K1=K2;不是;反应放热,升高温度平衡逆向移动,平衡产率应随温度的升高而降低,A点平衡产率应高于B点;a极为阳极,电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2,;3:1
【解答】
【点评】
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(2)0~2min内,v(C)=
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