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甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,以CO2为原料在催化剂作用下合成甲醇,有如下可能发生的反应。回答下列问题:
(1)CO2与氢气或水蒸气反应均能制得甲醇,相关数据如下表,实际生产中应选用
A
A
反应(填A或B);原因是
反应A是熵减的放热反应,则在低温下能够自发进行,而反应B是一个熵减的吸热反应,在任何温度下均不能自发进行,而且反应A的平衡常数大于反应B的平衡常数
反应A是熵减的放热反应,则在低温下能够自发进行,而反应B是一个熵减的吸热反应,在任何温度下均不能自发进行,而且反应A的平衡常数大于反应B的平衡常数

反应(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)+
3
2
O2 (g)
+676.48 -43.87 <1.0×10-5
(2)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ•mol-1
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)  ΔH1=+41kJ•mol-1
②CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)↓    ΔH2=
-90
-90
 kJ•mol-1
若反应①为慢反应(慢反应的活化能较高),图1中能体现上述反应能量变化的是 
A
A
 (填标号)。

(3)在溶积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变得情况下,考察温度对反应的影响,实验结果图16-2所示(注:T1、T2均大于300°C);

下列说法正确的是
③④
③④
(填序号)。
①温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=
n
A
t
A
mol•L-1•mim-1
②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
③该反应为放热反应增大
④处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时=
n
H
2
n
C
H
3
OH
增大
(4)甲醇燃料电池(图3),具备低温快速启动、燃料洁净环保以及电池结构简单等优点。使得甲醇燃料电池可能成为未来便携式电子产品应用的主流。
①在图3中用箭头画出电子转移方向

②写出电池负极电极反应式
CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+

【答案】A;反应A是熵减的放热反应,则在低温下能够自发进行,而反应B是一个熵减的吸热反应,在任何温度下均不能自发进行,而且反应A的平衡常数大于反应B的平衡常数;-90;A;③④;;CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:50引用:1难度:0.7
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    发布:2025/1/6 6:0:5组卷:90引用:3难度:0.5
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    (1)如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线.
    ①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
    K2(填“>”、“<”或“=”).
    ②以下有关说法正确的是
     

    a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
    b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
    c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
    d.某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为80%
    (2)已知在常温常压下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ•mol-1
    ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ•mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ•mol-1
    则:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
     
    kJ•mol-1
    (3)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆.甲醇燃料电池的工作原理如图2所示.
    ①该电池正极的电极反应式为
     

    ②工作一段时间后,当6.4g甲醇完全反应生成CO2时,有
     
    个电子发生转移.
    (4)以上述电池做电源,用图3所示装置,在实验室中模拟铝制品面“钝化”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊,原因是
     
     
    (用相关的电极反应式和离子方程式表示)

    发布:2024/12/30 14:0:1组卷:26引用:3难度:0.5
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