(14分)甲醇是重要的化工原料,在工业生产上的应用十分广泛。

(1)利用太阳能或生物质能分解水制H2,然后可将H2与CO2转化为甲醇。已知:

光催化制氢:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.5 kJ/mol ①

H2与CO2耦合反应:3H2(g)+CO2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-137.8 kJ/mol ②

则反应:2H2O(l)+CO2(g) = CH3OH(l)+3/2O2(g)的ΔH= kJ/mol。

你认为该方法需要解决的技术问题有 (填字母)。

a. 开发高效光催化剂

b. 将光催化制取的H2从反应体系中有效分离,并与CO2耦合催化转化

c. 二氧化碳及水资源的来源供应

(2)工业上由甲醇制取甲醛的两种方法如下(有关数据均为在298 K时测定):

反应I:CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g) ΔH1=+92.09kJ/mol,K1=3.92×10-11。

反应II:CH3OH(g)+1/2O2(g)=HCHO(g)+H2O(g) ΔH2=-149.73 kJ/mol,K2=4.35×1029。

①从原子利用率看,反应 (填“I”或“II”。下同)制甲醛的原子利用率更高。从反应的焓变和平衡常数K值看,反应 制甲醛更有利。

②下图是甲醇制甲醛有关反应的lgK(平衡常数的对数值)随温度T的变化。图中曲线(1)表示的是反应 。

(3)污水中的含氮化合物,通常先用生物膜脱氮工艺进行处理,在硝化细菌的作用下将NH4+氧化为NO3-(2NH4++3O2=2HNO2+2H2O +2H+;2HNO2 +O2=2HNO3)。然后加入甲醇,甲醇和NO3-反应转化为两种无毒气体。

①上述方法中,1 g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为 g。

②写出加入甲醇后反应的离子方程式: 。

(4)甲醇燃料电池的工作原理如图所示,则该电池负极的电极反应式为 。

 

 

 0  125400  125408  125414  125418  125424  125426  125430  125436  125438  125444  125450  125454  125456  125460  125466  125468  125474  125478  125480  125484  125486  125490  125492  125494  125495  125496  125498  125499  125500  125502  125504  125508  125510  125514  125516  125520  125526  125528  125534  125538  125540  125544  125550  125556  125558  125564  125568  125570  125576  125580  125586  125594  203614 

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