题目内容
(14分)
甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)……Ⅰ,CH4的转化率与温度、压强的关系如右图所示:
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为 。
②图中的P1 P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为 。
(2)在压强为0.1 MPa条件下, a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ……Ⅱ。
③该反应的△H 0,△S 0(填“<”、“>”或“=”)。
④若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
(3)在最新开发并投入生产的流动电解质直接甲醇燃料电池中,流动电解质硫酸的使用,可提高燃料电池效率约30%,该电池的负极反应为 。
(1)①0.0030mol·L-1·min-1(2分) ② <(2分); 2.25×10-4 (2分)
(2)③< (2分) < (2分) ④ BD (2分)
(3)CH3OH + H2O- 6e- = CO2 + 6H+ (2分)
解析:
甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ,CH4的转化率与温度、压强的关系如右图。
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,
②则用H2表示的平均反应速率为_ 。图中的P1_ _P2(填“<”、“>”或“=”),
100℃时平衡常数为_ _。
③在其它条件不变时降低温度,逆反应速率将_ _(填“增大” “减小”或“不变”)。
(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ……Ⅱ。
④该反应的△H_ _0,△S_ _0(填“<”、“>”或“=”)。
⑤若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是_ _。
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离出来
C.充入He,使体系总压强增大
D.再充入1mol CO和3molH2
⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计的表中。
l 实验编号 | l T(℃) | l n (CO)/n(H2) | l P(MP) |
l ⅰ | l 150 | l 1/3 | l 0.1 |
l ⅱ | l __ | l __ | l 5 |
l ⅲ | l 350 | l __ | l 5 |
A.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
B.根据反应Ⅱ的特点,在给出的坐标图中,画出其在0.1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明各条曲线的压强。
(14分)
甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)……Ⅰ,CH4的转化率与温度、压强的关系如右图所示:
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为 。
②图中的P1 P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为 。
(2)在压强为0.1 MPa条件下, a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ……Ⅱ。
③该反应的△H 0,△S 0(填“<”、“>”或“=”)。
④若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是
A.升高温度 | B.将CH3OH(g)从体系中分离 |
C.充入He,使体系总压强增大 | D.再充入1mol CO和3mol H2 |