為解決能源短缺及環(huán)境污染,許多國(guó)家研究用甲醇(有毒、對(duì)許多金屬有腐蝕性)替代汽油做汽車燃料.汽油與甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式如下:
2C
8H
18(l)+25O
2(g)=16CO
2(g)+18H
2O(l);△H=-a kJ?mol
-12CH
3OH(l)+3O
2(g)=2CO
2(g)+4H
2O(l);△H=-b kJ?mol
-1根據(jù)要求,回答下列問(wèn)題:
(1)工業(yè)合成甲醇的一種途徑中,各物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1.已知M是含有10個(gè)電子的分子,X為單質(zhì)、Y為化合物,均是還原性的氣體.反應(yīng)(I)的化學(xué)方程式為
.
(2)將2.0mol M和2.0mol H
2O(g)通入100L的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)(I),測(cè)得在一定的壓強(qiáng)下M的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖2.
①假設(shè)T
1℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,則用H
2O(g)表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為
mol?L
-1?min
-1.
②T
1℃時(shí)反應(yīng)(I)的平衡常數(shù)為
.
③反應(yīng)(I)的△H
0(填“>”或“<”).
(3)汽車汽油機(jī)工作時(shí),先吸入霧狀燃料(可看作氣體)與空氣的混合氣,經(jīng)壓縮點(diǎn)燃后,產(chǎn)生動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行.若用甲醇替代汽油做汽車燃料,需改造汽油機(jī).
①改造之一是調(diào)整汽油機(jī)控制系統(tǒng),以調(diào)整混合氣中燃料與空氣之配比.若改造前吸入汽油機(jī)的混合氣中汽油(霧狀)與空氣體積比為m,改造后吸入汽油機(jī)的混合氣中甲醇(霧狀)與空氣體積比為n.則n
m(填“<”、“>”或“=”).
②請(qǐng)根據(jù)甲醇和汽油的性質(zhì)差異,預(yù)測(cè)汽油機(jī)還需改造的一個(gè)問(wèn)題,并作出解釋:
需要解決的問(wèn)題:
;解釋:
.
(4)若使用汽油、甲醇作汽車燃料時(shí)效率相同.試估算:汽油機(jī)工作時(shí),相同質(zhì)量的汽油與甲醇所提供給汽車的能量之比為
.