甲醇可作為燃料電池的原料.以CH
4和H
2O為原料,通過(guò)下列反應(yīng)反應(yīng)來(lái)制備甲醇.
反應(yīng)I:CH
4 (g)+H
2O (g)=CO (g)+3H
2 (g)△H=+206.0kJ?mol
-1反應(yīng)II:CO (g)+2H
2 (g)=CH
3OH (g)△H=-129.0kJ?mol
-1(1)CH
3OH (g)和H
2(g)反應(yīng)生成CH
4(g)與H
2O(g)的熱化學(xué)方程式為
CH3OH (g)+H2(g)=CH4(g)+H2O(g)△H=-77.0 kJ?mol-1
CH3OH (g)+H2(g)=CH4(g)+H2O(g)△H=-77.0 kJ?mol-1
.
(2)將1.0mol CH
4和2.0mol H
2O ( g )通入容積固定為10L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I,測(cè)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(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,則用H
2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為
0.03 mol?L-1?min-1
0.03 mol?L-1?min-1
.
②100℃時(shí)反應(yīng)I的平衡常數(shù)為
2.25×10-2
2.25×10-2
.
③可用來(lái)判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有
A D
A D
.(填字母)
A.CO的含量保持不變
B.容器中CH
4濃度與CO濃度相等
C.容器中混合氣體的密度保持不變
D.3V
正(CH
4)=V
逆(H
2)
(3)按照反應(yīng)II來(lái)生成甲醇,按照相同的物質(zhì)的量投料,測(cè)得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示.下列說(shuō)法正確的是
C
C
A.溫度:T
1>T
2>T
3B.正反應(yīng)速率:ν(a)>ν(c); ν(b)>ν(d)
C.平衡常數(shù):K(a)>K(c); K(b)=K(d)
D.平均摩爾質(zhì)量:M(a)<M(c); M(b)>M(d)
(4)工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法之一為:甲醇蒸汽重整法.該法中的一個(gè)主要反應(yīng)為CH
3OH(g)?CO(g)+2H
2(g),此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是
該反應(yīng)是一個(gè)熵增的反應(yīng)
該反應(yīng)是一個(gè)熵增的反應(yīng)
.
(5)甲醇對(duì)水質(zhì)會(huì)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3裝置模擬上述過(guò)程:
①寫(xiě)出陽(yáng)極電極反應(yīng)式
Co2+-e-=Co3+
Co2+-e-=Co3+
.
②寫(xiě)出除去甲醇的離子方程式
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6 Co2++6H+
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6 Co2++6H+
.
③若3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)式為:
CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O
CH3OH-6e-+8OH-═CO32-+6H2O
.