甲醇是一種可再生能源,具有廣闊的開發(fā)和應用前景,可用Pt/Al2O3、Pd/C、Rh/SiO2等作催化劑,采用如下反應來合成甲醇:2H2+CO?CH3OH。
(1)下表所列數(shù)據(jù)是各化學鍵的鍵能,該反應的ΔH=
(2a+b-3c-d-e)kJ/mol
(2a+b-3c-d-e)kJ/mol
(用含字母的代數(shù)式表示)。
化學鍵 |
H-H |
C≡O |
C-H |
C-O |
O-H |
鍵能/kJ?mol-1 |
a |
b |
c |
d |
e |
(2)某科研小組用Pd/C作催化劑,在450℃時,研究了n(H
2):n(CO)分別為2:1、3:1時CO轉(zhuǎn)化率的變化情況(如圖),則圖中表示n(H
2):n(CO)=3:1的變化曲線為
曲線a
曲線a
(填“曲線a”或“曲線b”)。
(3)某化學研究性學習小組模擬工業(yè)合成甲醇的反應,在2L的恒容密閉容器內(nèi)充入1molCO和2molH
2加入合適催化劑后在某溫度下開始反應,并用壓力計監(jiān)測容器內(nèi)壓強的變化如下:
反應時間/min |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
壓強/MPa |
12.6 |
10.8 |
9.5 |
8.7 |
8.4 |
8.4 |
則從反應開始到20min時,CO的平均反應速率為
0.0125mol/(L?min)
0.0125mol/(L?min)
,該溫度下的平衡常數(shù)K為
4
4
。
(4)將CO和H
2加入密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應:2H
2+CO?CH
3OH Δ<0。平衡時CO的體積分數(shù)(%)與溫度和壓強的關系如圖所示(虛線框表示沒有測定該條件下的數(shù)據(jù))。
T
1、T
2、T
3由大到小的關系是
T3>T2>T1
T3>T2>T1
,判斷理由是
圖中壓強越大、CO的體積分數(shù)越小,T1、T2、T3對應的CO的體積分數(shù)逐漸增大,該反應為放熱反應,溫度越高,反應向左移動
圖中壓強越大、CO的體積分數(shù)越小,T1、T2、T3對應的CO的體積分數(shù)逐漸增大,該反應為放熱反應,溫度越高,反應向左移動
。
(5)美國的兩家公司合作開發(fā)了多孔硅甲醇直接燃料電池,其工作原理如圖。
①石墨2為
正
正
(填“正”或“負”)極。
②石墨1極發(fā)生的電極反應式為
CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+
CH3OH+H2O-6e-=CO2↑+6H+
。