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甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:2H2(g)+CO(g

安详的酸奶
瘦瘦的硬币
2023-02-15 17:00:51

甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:2H2(g)+CO(g

最佳答案
重要的身影
坦率的白羊
2025-04-05 04:57:38

(1)K=

c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)
由表中数据可知温度升高,K值减小,说明平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,正反应即为放热反应△H<0,

故答案为:

c(CH3OH)
c(CO)c2(H2)
;<;

(2)将1mol的H2 和 1mol 的 CO充入 1L 恒容密闭反应器中,达到平衡后,容器内的压强为开始时的60%,设一氧化碳反应物质的量x

              2H2(g)+CO(g)═CH3OH(g)

起始量(mol)  1        1         0

变化量(mol)  2x       x         x

平衡量(mol) 1-2x     1-x        x

1-2x+1-x+x=(1+1)×60%

x=0.4mol,

CO的平衡转化率=

0.4mol
1mol
×100%=40%;

答:CO的平衡转化率为40%;

(3)在其他条件不变的情况下,将容器的容积压缩到原来的

1
2
,体系压强增大,各组分浓度增大,平衡常数不变;

A、将容器的容积压缩到原来的

1
2
,各组分浓度均增大,故A错误;

B、将容器的容积压缩到原来的

1
2
,各组分浓度均增大,正逆反应速率都增大,故B错误;

C、将容器的容积压缩到原来的

1
2
,体系压强增大,化学平衡正向移动,CH3OH的物质的量增加,故C正确;

D、将容器的容积压缩到原来的

1
2
,体系压强增大,化学平衡正向移动,CH3OH 的物质的量增大,H2的物质的量减小,又处于同一容器V相同,所以c(H2)/c(CH3OH)减小,故D正确;

故答案为:CD;

(4)由表中数据可知温度降低,化学反应速率减小,平衡正向移动,H2的转化率增大;温度升高,化学反应速率增大,平衡逆向移动,H2的转化率减小,则350℃时H2的转化率随时间的变化示意图为,故答案为:.

最新回答
紧张的白猫
大胆的手套
2025-04-05 04:57:38

A.合成甲醇的反应为放热反应,则升高温度平衡逆向移动,即高温不利用合成甲醇,故B错误;

B.增大氢气的量,促进二氧化碳的转化,则提高H2与CO2的物质的量之比,可提高CO2的转化率,故B正确;

C.分离出甲醇,反应正向移动,甲醇的产率增大,故C错误;

D.恒容条件下充入He(g),各物质的浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,转化率不变,故D错误;

故选B.

难过的牛排
矮小的吐司
2025-04-05 04:57:38
虽然化石燃料是不可再生资源,但甲醇是可以通过工业条件人工合成的。不可再生能源是指可以从自然界直接获取的能源。重点字是直接,所以不能因为化石能源为不可再生能源,就判断生成的甲醇就为不可再生的。

呆萌的小猫咪
生动的大神
2025-04-05 04:57:38
(1)①根据原子经济知,Ⅰ没有副产物,符合原子经济理念,Ⅱ中有副产物,不符合原子经济理念,

故选Ⅰ;   

②根据图象知,反应物总能量大于生成物总能量,所以该反应是放热反应,

则△H1<0,故答案为:<;

③平衡时剩余一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol,一氧化碳的转化率=

(2?0.4)mol
2mol
×100%=80%,

故答案为:80%;      

(2)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ/mol

③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ/mol

由盖斯定律,①-②+③×4得:

2CH3OH(l)+2O2(g)═2CO(g)+4H2O(l),故△H=-1275.6kJ∕mol-(-566.0kJ/mol)+(-44.0kJ/mol)×4=-885.6 kJ∕mol,

所以其热化学反应方程式为:CH3OH(l)+O2(g)═CO(g)+2H2O(l)△H=-442.8 kJ∕mol,

则1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水放出的热量为442.8kJ,

故答案为:442.8kJ;

(3)①正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,所以其电极反应式为O2+2H2O+4e-═4OH-,

故答案为:O2+2H2O+4e-═4OH-;

②负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,所以其电池反应式为:2CH3OH+3O2+4OH-═2CO32-+6H2O,

故答案为:2CH3OH+3O2+4OH-═2CO32-+6H2O.

落后的盼望
大意的硬币
2025-04-05 04:57:38
(1)①图表分析判断,平衡常数随温度升高减小,平衡逆向进行,正反应是放热反应,△H<0;

故答案为:<;

②某温度下,将2mol CO和6mol H 2 充入2L密闭容器中充分反应,4分钟后反应达到平衡,测得CO的物质的量为0.4mol,依据化学平衡三段式列式计算;

CO(g)+2H 2 (g)?CH 3 OH(g)

起始量(mol) 2 6 0

变化量(mol)1.63.2 1.6

平衡量(mol) 0.42.8 1.6

CO的反应速率=

1.6mol
2L
4min
=0.2mol/(L?min)

平衡状态气体压强和起始压强之比等于气体物质的量之比P(平衡):P(起始)=(0.4+2.8+1.6):(2+6)=4.8:8=0.6;

故答案为:0.2mol/(L?min),0.6;

(2)CO 2 (g)+3H 2 (g)?CH 3 OH(g)+H 2 O(g),反应的平衡常数K=

c( H 2 O)c(C H 3 OH)
c(C O 2 ) c 3 ( H 2 )

为了加快反应Ⅱ的反应速率,并且提高H 2 的转化率;

a.增大CO 2 的浓度,增大氢气的转化率,平衡正向进行,反应速率加快,故a符合;

b.增大H 2 的浓度,平衡正向进行,反应速率增大,氢气的转化率减小,故b不符合;

c.增大压强,反应速率增大,平衡正向进行,氢气转化率增大,故c符合;

d.加入催化剂改变化学反应速率不改变化学平衡,氢气转化率不变,故d不符合;

故答案为:K=

c( H 2 O)c(C H 3 OH)
c(C O 2 ) c 3 ( H 2 )
,a、c;

(3)反应Ⅰ:CO(g)+2H 2 (g)?CH 3 OH(g)△H 1

反应Ⅱ:CO 2 (g)+3H 2 (g)?CH 3 OH(g)+H 2 O(g)△H 2

依据盖斯定律反应Ⅰ-反应Ⅱ得到CO(g)+H 2 O(g)=CO 2 (g)+H 2 (g)△H=△H 1 -△H 2 ;

图表中数据保持氢气初始浓度不变,一氧化碳浓度增大一倍,达到平衡所需时间缩短4分钟,所以分析判断n=4min;

故答案为:CO(g)+H 2 O(g)=CO 2 (g)+H 2 (g)△H=△H 1 -△H 2 、4;

(4)甲醇和氧气以强碱溶液为电解质溶液的新型手机电池,燃料电池中燃料在原电池负极发生氧化反应,甲醇失电子在碱溶液中生成碳酸钾,该电池中甲醇发生反应的一极为负极,电极反应为:CH 3 OH-6e - +8OH - =CO 3 2- +6H 2 O;

故答案为:负,CH 3 OH-6e - +8OH - =CO 3 2- +6H 2 O;

(5)用该电池作电源,用惰性电极电解饱和NaCl溶液时,CH 3 OH-6e - +8OH - =CO 3 2- +6H 2 O,每消耗0.2mol CH 3 OH,转移电子1.2mol,阴极电极反应为2H + +2e - =H 2 ↑,产生标况下气体的体积=0.6mol×22.4L/mol=13.44L;

故答案为:13.44.

土豪的航空
感动的百合
2025-04-05 04:57:38
(1)①升高温度,平衡向吸热方向移动,由数据知,温度越高,化学平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,即△H<0,

故答案为:<;

②5min内CO的平均反应速率为:v(CO)=

1mol/L?0.2mol/L
5min
=0.16mol/(L?min),

5min内氢气的平均反应速率为:v(H2)=2v(CO)=0.16mol/(L?min)×2=0.32mol/(L?min);

反应开始前投入的CO、氢气的浓度为:c(CO)=

2mol
2L
=1mol/L,c(H2)=
6mol
2L
=3mol/L,

            CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)

反应开始    1mol/L  3mol/L      0       

反应转化    0.8mol/L 1.6mol/L  0.8mol/L

平衡时    0.2mol/L  1.4mol/L   0.8mol/L

该温度下该反应的平衡常数为:K=

0.8
0.2×1.42
=2.04,对照标准数据可知,该反应温度为250℃,

故答案为:0.32mol/(L?min);250℃;

③设起始投入CH3OH(g)的物质的量为x,达平衡时CH3OH(g)的分解率是50%,分解的甲醇的浓度为0.5x,达到平衡时甲醇的浓度为0.5x,

则甲醇分解生成CO的浓度为0.5x,生成氢气的浓度为x,

300℃时该反应的平衡常数为:K=

0.5x
0.5x×x2
=0.25,

解得:x=2mol/L,

初始加入甲醇的物质的量为:n=cV=2mol/L×2L=4mol,

故答案为:4;

(2)增加甲醇产率,应改变条件使平衡向正反应方向移动,

A.正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇的产率减小,故A错误;

B.将CH3OH(g)从体系中分离,降低生成物的浓度,平衡向正反应方向移动,甲醇的产率增大,故B正确;

C.充入He,使体系总压强增大,容器的容积不变,反应混合物各组分浓度不变,平衡不移动,甲醇的产率不变,故C错误;

D.再充入1mol CO和3mol H2,可以等效为增大压强,平衡向体积减小的正反应方向移动,甲醇的产率增大,故D正确,

故答案为:BD.