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工業上合成甲醇的主反應和副反應的反應熱都是多少啊??

首頁 > 社保2022-07-01 03:58:03

工業上合成甲醇的主反應和副反應的反應熱都是多少啊??

理論上一氧化碳和氫氣以1比2的比例反應制得甲醇,反應為放熱反應,甲醇燃燒可以放熱,所以甲醇是很好的能源,為再生能源

甲醇是一種化工原料,工業上合成甲醇的反應:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ?mol-1.若在溫度、

甲醇是一種化工原料,工業上合成甲醇的反應:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ?mol-1
若在溫度、容積相同的3個密閉容器中,按不同方式投入反應物,保持恒溫、恒容,測得反應達到平衡時的有關數據如下:
容器
反應物投入量 1molCO.2molH2 1mol CH3OH 2molCO、4molH2
CH3OH的濃度(mol/L) c1 c2 c3
反應的能量變化 放出Q1 kJ 吸收Q2 kJ 放出Q3 kJ
平衡常數 K1 K2 K3
反應物轉化率 α 1 α 2 α 3
①容器內壓強P:2P甲與2P乙與P丙關系是______
②變化的熱量數值Q中,Q1 與Q2的和是______
③畫出平衡時甲醇的百分含量(縱坐標)隨溫度(橫坐標)的變化曲線,要求畫出壓強不同的兩條曲線(標出p1、p2,且p1<p2).
④在一定溫度和壓強下,CO和H2催化合成二甲醚反應為:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)如圖為綠色電源“直接二甲醚燃料電池”工作原理示意圖,a電極的反應式為______.
①甲容器反應物投入1molCO.2molH2與乙容器反應物投入1mol CH3OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡,則達到平衡時甲、乙容器壓強相等,甲容器反應物投入量1molCO、2molH2與丙容器反應物投入量2molCO、4molH2,丙可以當成是在恒溫且容積是甲容器兩倍條件下,體積受到了壓縮,原反應正向氣體體積減少,則有2P甲等于2P乙且大于P丙,
故答案為:2P甲等于2P乙且大于P丙;
②甲容器反應物投入1molCO.2molH2與乙容器反應物投入1mol CH3OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡,反應分別由正方向和逆方向進行,則Q1與Q2和是90.8,能量總變化相當于1molCO.2molH2完全轉化成1mol CH3OH的能量,
故答案為:90.8;
③正反應放熱,則升高溫度、平衡向逆方向移動,甲醇的含量降低,根據方程式可知增大壓強,平衡向正方向移動,甲醇的含量增大,則圖象可為
故答案為:
④a極通入二甲醚,應為原電池的負極,發生氧化反應,電極方程式為CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+,
故答案為:CH3OCH3-12e-+3H2O=2CO2+12H+.

工業上一般以CO和H2為原料合成甲醇,該反應的熱化學方程式為:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-116kJ/m

 工業上一般以CO和H2為原料合成甲醇,該反應的熱化學方程式為:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-116kJ/mol
(1)該反應的化學平衡常數表達式為______.
(2)下列措施中有利于增大該反應的反應速率且提高轉化率的是______ (填字母序號).
a.隨時將CH3OH與反應混合物分離   b.降低反應溫度
c.使用高效催化劑d.增大體系壓強
(3 )一定條件下,將1mol CO與3mol H2的混合氣體在催化劑作用下發生反應生成甲醇,平衡后將容器的容積壓縮到原來的
1
2
,其他條件不變,對平衡體系產生的影響是______ (填字母序號).
a.c(H2)減少
b.正反應速率加快,逆反應速率減慢
c.CH3OH的物質的量增加d.重新平衡
C(H2)
C(CH3OH)
減小
(4)在密閉容器中充有1mol CO與2mol H2,在催化劑作用下反應生成甲醇,CO的轉化率(α)與溫度(T)、壓強(P)的關系如圖所示.
①A、C兩點都表示達到的平衡狀態,則自反應開始到達平衡狀態所需的時間,tA______tC(填“大于”、“小于”或“等于”).
②若A點時容器的體積為1L,該溫度下B點的平衡常數K=______.
(1)該反應的化學平衡常數表達式為K=C(CH3OH)C(CO)C2(H2),故答案為:C(CH3OH)C(CO)C2(H2);
(2)a.隨時將CH3OH與反應混合物分離,反應速率減小,轉化率增加,故a不選;
b.降低反應溫度,反應速率減小,轉化率增加,故b不選;
c.使用高效催化劑,速率加快,但平衡不移動,轉化率不變,故c不選;
d.增大體系壓強,壓強越大,速率越快,平衡正向移動,轉化率增加,故選d,
故答案為:d;
(3)平衡后將容器的容積壓縮到原來的12,相當增加壓強,a.c(H2)減少,體積壓縮到原來的一半,如果平衡不移動,濃度應原來的2倍,平衡正向移動,移動的結果是減弱而不是抵消,所以濃度應在原平衡的基礎上增加,故a不選;b.正、逆反應速率都加快,故b不選;c.平衡正向移動,CH3OH的物質的量增加,故c正確;d.重新平衡C(H2)C(CH3OH)的分子和分母都乘以體積,實際上就是氫氣的物質的量和甲醇的物質的量之比,因為平衡正向移動,氫氣的物質的量在減小,甲醇的量在增加,兩者的比值減小,故d正確,故答案為:cd;
(4)①由圖可知A點低于C的溫度,溫度越高反應速率越快所需時間越短,所以tA大于tC,故答案為:大于.
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
初起濃度  1mol/L      2mol/L       0
變化量   0.5mol/L     1mol/L     0.5mol/L
平衡量   0.5mol/L     1mol/L     0.5mol/L
故K=0.5mol/L0.5mol/L  ×(1mol/L)2=1L2mol-2,
故答案為:1L2mol-2.

工業上一般可采用如下反應來合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-a kJ?mol-1(1)如圖1是該反應在

工業上一般可采用如下反應來合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-a kJ?mol-1
(1)如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線.
①a______0(填“>”“<”“=”).
②下列說法正確的是______(填序號).
a.1mol CO(g)和2mol H2(g)所具有的能量小于1mol CH3OH(g)所具有的能量
b.將1mol CO(g)和2mol H2(g)置于一密閉容器中充分反應后放出a KJ的熱量
c.升高溫度,平衡向逆反應移動,上述熱化學方程式中的a值將減小
d.如將一定量CO(g)和H2(g)置于某密閉容器中充分反應后放熱a KJ,則此過程中有1mol CO(g)被還原
(2)在一定條件下,科學家利用從煙道氣中分離出CO2與太陽能電池電解水產生的H2合成甲醇,其過程如圖2所示:
①該合成路線對于環境保護的價值在于______.
②15%~20%的乙醇胺(HOCH2CH2NH2)水溶液具有弱堿性,上述合成線路中用作CO2吸收劑.用離子方程式表示乙醇胺水溶液呈弱堿性的原因:______.
(3)甲醇燃料電池的工作原理如圖3所示.該電池工作時,c口通入的物質發生的電極反應式為:______.
(4)以上述電池做電源,用如圖4所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中,發現溶液逐漸變渾濁,原因是(用相關的電極反應式和離子方程式表示):______.
(1)①圖象分析先拐先平溫度高,T2>T1,一氧化碳轉化率隨溫度升高減小,升溫平衡逆向進行,逆反應為吸熱反應,正反應為放熱反應,△H<0;
故答案為:>;
 ②a.反應是放熱反應,1mol CO(g)和2mol H2(g)所具有的能量大于1mol CH3OH(g)所具有的能量,故a錯誤;
b.反應是可逆反應不能進行徹底,將1mol CO(g)和2mol H2(g)置于一密閉容器中充分反應后放出的熱量小于a KJ,故b錯誤;
c.反應是放熱反應,升高溫度,平衡向逆反應移動,上述熱化學方程式中的a值為焓變,與變化過程無關,故c錯誤;
d.如將一定量CO(g)和H2(g)置于某密閉容器中充分反應后放熱a KJ,就熱化學方程式計算可知,此過程中有1mol CO(g)被還原,故d正確;
故答案為:d;
(2)①二氧化碳會產生溫室效應,而本題中的反應恰好消耗了二氧化碳,有利于防止溫室效應;
故答案為:有利于防止溫室效應;
②乙醇胺水溶液呈弱堿性是取代基氨基結合氫離子,使溶液中的氫氧根離子濃度增大,反應的離子方程式為:HOCH2CH2NH2+H2O?HOCH2CH2NH3++OH-;
故答案為:HOCH2CH2NH2+H2O?HOCH2CH2NH3++OH-;
(3)根據裝置可以知道d處生成大量的水,氫離子移向的電極為原電池的正極,所以c電極是通入的氧氣,b口通入的物質為甲醇為負極,正極發生電極反應為:O2+4e-+4H+=2H2O,故答案為:O2+4e-+4H+=2H2O;
(4)在電解池中,金屬鋁為陽極,發生電極反應:Al-3e-=Al3+,鋁離子會和碳酸氫根離子之間發生雙水解反應生成氫氧化鋁沉淀和二氧化碳,即Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,溶液逐漸變渾濁;
故答案為:Al-3e-=Al3+;Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑;或Al-3e-+3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑;

甲醇是一種很好的燃料,被稱為21世紀的新型燃料.工業上可通過H2和CO化合制備甲醇,該反應的熱化學方程式

甲醇是一種很好的燃料,被稱為21世紀的新型燃料.
工業上可通過H2和CO化合制備甲醇,該反應的熱化學方程式為:
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H1=-116kJ?molˉ1
(1)已知:CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?molˉ1
           H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O (g)△H3=-242kJ?molˉ1
1mol甲醇燃燒生成CO2和水蒸氣放出______kJ的熱量.
(2)在壓強為0.1MPa條件下,將a mol CO與 3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下在VL容器中制備甲醇.
①若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產率的是______.
A.升高溫度                    B.將CH3OH(g)從體系中分離
C.充入He,使體系總壓強增大   D.再充入1mol CO和3mol H2
②為了尋找合成甲醇的溫度和壓強的適宜條件,某同學設計了三組實驗,部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中.
實驗編號 T(℃) n(CO)/n(H2 P(MPa)
1 150 1/3 0.1
2 a 1/3 5
3 350 b 5
A.則上表中剩余的實驗條件數據:a=______、b=______.
B.根據反應特點,右上圖是在壓強分別為0.1MPa和5MPa下CO的轉化率隨溫度變化的曲線圖,請指明圖中的壓強P1=______MPa.
③100℃時,CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)反應的平衡常數為______
(用含a、V的代數式表示).
(3)科學家預言,燃料電池將是21世紀獲得電力的重要途徑,而甲醇燃料電池具備甲醇燃料容易攜帶、容易存儲等優點,目前被認為將會替代傳統的電池成為攜帶型設備的主要電源.右圖是甲醇的質子交換膜型燃料電池模型.寫出其電極反應式
正極:______
負極:______.
(1)由①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1,
②CO(g)+12O2(g)=CO2(g)△H2=-283kJ?mol-1,
③H2(g)+12O2(g)=H2O (g)△H3=-242kJ?mol-1,
根據蓋斯定律可知,②+③×2-①可得CH3OH(g)+32O2(g)=CO2(g)+2H2O (g),
則△H=(-283kJ?mol-1)+(-242kJ?mol-1)×2-(-116kJ?mol-1)=-651kJ?mol-1,
即1mol甲醇燃燒生成CO2和水蒸氣放出651kJ的熱量,故答案為:651;
(2)①對于CO+2H2 CH3OH,為放熱反應,
A.升高溫度,化學平衡逆向移動,則甲醇的產率降低,故A錯誤;                    
B.將CH3OH(g)從體系中分離,能使反應正向移動,甲醇的產率增大,故B正確;
C.充入He,使體系總壓強增大,容積不變,則反應體系中各物質的濃度不變,化學平衡不移動,產率不變,故C錯誤;
D.再充入1molCO和3molH2,反應物的濃度增大,反應正向移動,甲醇的產率增大,故D正確;
故答案為:BD;
 ②A.因圖中橫坐標為溫度,縱坐標為CO的轉化率,P1、P2為兩種不同的壓強,則實驗中n(CO)/n(H2)相同,即b=1/3,為便于比較,則實驗1和實驗2的溫度應相同,壓強不同,即a=150,故答案為;150;1/3;
B.由圖可知,相同溫度時,P1對應的CO的轉化率降低,則P1為0.1MPa,故答案為:0.1;
③100℃時,CO的轉化率為0.5,則
     CO+2H2 CH3OH,
開始 a  3a             0
轉化0.5a  a            0.5a
平衡0.5a  2a            0.5a
則K=0.5aV0.5aV×(2a)2V2=V24a2,
與CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)互為逆反應,
則化學平衡常數互為倒數,即100℃時,CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)反應的平衡常數為為4a2V2,
故答案為:4a2V2;
(3)由甲醇的質子交換膜型燃料電池模型圖可知,負極甲醇參與反應,正極氧氣參與反應,且H+能通過交換膜,
則正極反應式為3O2+12e-+12H+→6H2O,負極反應式為2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2,
故答案為:3O2+12e-+12H+→6H2O;2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2.

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