甲醇可作為燃料電池的原料.以CH
4和H
2O為原料,通過下列反應(yīng)來制備甲醇.
I:CH
4(g)+H
2O(g)═CO(g)+3H
2(g)△H=+206.0kJ?mol
-1Ⅱ:CO(g)+2H
2(g)═CH
3OH(g)△H=-129.0kJ?mol
-1(1)CH
4(g)與H
2O(g)反應(yīng)生成CH
3OH(g)和H
2(g)的熱化學(xué)方程式為
.
(2)將1.0mol CH
4和2.0mol H
2O(g)通入容積為100L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I,測得在一定的壓強(qiáng)下CH
4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖1.
①假設(shè)100℃時達(dá)到平衡所需的時間為5min,則用H
2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為
.
②100℃時反應(yīng)I的平衡常數(shù)為
.
(3)在壓強(qiáng)為0.1MPa、溫度為300℃條件下,將a mol CO與3a mol H
2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)II生成甲醇,平衡后將容器的容積壓縮到原來的
,其他條件不變,對平衡體系產(chǎn)生的影響是
(填字母序號).
A.c(H
2)減少
B.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢
C.CH
3OH 的物質(zhì)的量增加
D.重新平衡
減小
E.平衡常數(shù)K增大
(4)甲醇對水質(zhì)會造成一定的污染,有一種電化學(xué)法可消除這種污染,其原理是:通電后,將Co
2+氧化成Co
3+,然后以Co
3+做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO
2而凈化.實(shí)驗(yàn)室用圖2裝置模擬上述過程:
①寫出陽極電極反應(yīng)式
.
②寫出除去甲醇的離子方程式
.
③若右圖裝置中的電源為甲醇-空氣-KOH溶液的燃料電池,則電池負(fù)極的電極反應(yīng)式:
,凈化含1mol甲醇的水燃料電池需消耗KOH
mol.