甲醇不僅是重要的化工原料,還是性能優(yōu)良的能源和車用燃料。
(1)H2(g)和CH3OH(l)的燃燒熱分別為285.8kJ?mol-1和726.5kJ?mol-1,則由CO2(g)和H2(g)生成液態(tài)甲醇和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9kJ/mol
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-130.9kJ/mol
。
(2)CO與H2也可以合成CH3OH,已知CO和H2可以利用如下反應(yīng)制備:CH4(g)+H2O?CO(g)+3H2(g)△H>0,一定條件下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖1所示。T1<
<
T2(填“<”、“>”或“=”);A、B、C三點處對應(yīng)平衡常數(shù)(KA、KB、KC)的大小關(guān)系為KC=KB>KA
KC=KB>KA
。
(3)已知Ⅰ.CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),Ⅱ.CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),Ⅲ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)。如圖2為一定比例的CO2、H2,CO、H2,CO、CO2、H2三個反應(yīng)體系下甲醇生成速率與溫度的關(guān)系。
①490K時,根據(jù)曲線a、c判斷合成甲醇的反應(yīng)機理是B
B
。(填“A”或“B”)
A.CO2COCH3OH
B.COCO2CH3OH+H2O
②490K時,曲線a與曲線b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,結(jié)合反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ分析原因:CO的存在促使反應(yīng)Ⅰ正向進行,二氧化碳和氫氣的量增加,水蒸氣的量減少,有利于反應(yīng)Ⅲ正向進行
CO的存在促使反應(yīng)Ⅰ正向進行,二氧化碳和氫氣的量增加,水蒸氣的量減少,有利于反應(yīng)Ⅲ正向進行
。
(4)在T1℃時,向體積為2L的恒容容器中充入物質(zhì)的量之和為3mol的H2和CO,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),達到平衡時CH3OH的體積分?jǐn)?shù)φ與起始時的關(guān)系如圖3所示。
①當(dāng)起始時=2,反應(yīng)經(jīng)過5min達到平衡,若此時CO的轉(zhuǎn)化率為0.6,則0~5min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2)=0.12mol/(L?min)
0.12mol/(L?min)
。若此時再向容器中充入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,達新平衡時H2的轉(zhuǎn)化率將增大
增大
。(填“增大”、“減小”或“不變”)
②當(dāng)起始時=3.5,反應(yīng)達到平衡狀態(tài)后,CH3OH的體積分?jǐn)?shù)可能對應(yīng)圖3中的F
F
(填“D”“E”或“F”)點。