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甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用,工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:(Ⅰ)CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1(Ⅱ)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
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甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用,工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:
(Ⅰ)CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(Ⅱ)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2=-90.1J•mol-1
(Ⅲ)2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g)△H3=-566.0kJ•mol-1

(1)用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为___
(2)某温度下,向4L横溶密闭容器中通入6molCO2和6molCH4,发生反应(i),平衡体系中各组分的体积分数均为
,则此温度下该反应的平衡常数K=___
(3)工业上鄂通过甲醇羟基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:
CH3OH(g)+CO(g)⇌HCOOCO(个)△H=-29.1J•mol-1
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:如图1所示
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是___(填“3.5×106Pa”“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)
②实际工业生产中采用的温度是80℃,期理由是___
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注,DMFC的工作原理如图2所示:
①通入a气体的电解是电池的___(填“正”或“负”)极
②常温下,用此电池乙惰性电极电解0.5L饱和食盐水(足量),若两极共生产气体1.12L(已折算为标准状况下的体积),则电解后溶液的pH为___(忽略溶液的体积变化)
(Ⅰ)CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(Ⅱ)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2=-90.1J•mol-1
(Ⅲ)2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g)△H3=-566.0kJ•mol-1

(1)用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为___
(2)某温度下,向4L横溶密闭容器中通入6molCO2和6molCH4,发生反应(i),平衡体系中各组分的体积分数均为
1 |
4 |
(3)工业上鄂通过甲醇羟基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:
CH3OH(g)+CO(g)⇌HCOOCO(个)△H=-29.1J•mol-1
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:如图1所示
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是___(填“3.5×106Pa”“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)
②实际工业生产中采用的温度是80℃,期理由是___
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注,DMFC的工作原理如图2所示:
①通入a气体的电解是电池的___(填“正”或“负”)极
②常温下,用此电池乙惰性电极电解0.5L饱和食盐水(足量),若两极共生产气体1.12L(已折算为标准状况下的体积),则电解后溶液的pH为___(忽略溶液的体积变化)
▼优质解答
答案和解析
(1)根据(Ⅰ)CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H1=+247.3kJ•mol-1
(Ⅱ)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(Ⅲ)2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g)△H3=-566.0kJ•mol-1
由(Ⅰ)×2+(Ⅱ)×2+(Ⅲ)得2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g)△H,故△H=2△H1+2△H2+△H3=(+247.3kJ•mol-1)×2+(-90.1kJ•mol-1)×2+(-566.0kJ•mol-1)=-251.6kJ•mol-1,所以用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g)△H=-251.6kJ•mol-1,
故答案为:2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g)△H=-251.6kJ•mol-1;
(2)CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)
起始(mol) 6 6 0 0
变化(mol) x x 2x 2x
平衡(mol)6-x 6-x 2x 2x
平衡体系中各组分的体积分数均为
,所以6-x=2x,解得x=2,
则此温度下该反应的平衡常数X=
=
=1,
故答案为:1;
(3)①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率“看,图象中转化率变化最大的是4.0×106Pa,故答案为:4.0×106Pa;
②依据图象分析温度在高于80°C对反应速率影响不大,反应是放热反应,温度过高,平衡逆向进行,不利于转化率增大,
故答案为:高于80℃时,温度对反应速率影响较小,且反应放热,升高温度时平衡逆向移动,转化率降低;
(4)①根据图知,交换膜是质子交换膜,则电解质溶液呈酸性,根据氢离子移动方向知,通入a的电极为负极、通入b的电极为正极,负极上甲醇失去电子发生氧化反应,负极反应式为 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,
故答案为:负;
②用此电池以惰性电极电解饱和食盐水的电极反应为:2Cl-+2H2O
H2↑+Cl2↑+2OH-,当两极共收集到标准状况下的气体1.12L(0.05mol)时,则生成氢氧化钠的物质的量是0.05mol,所以COH-=
=0.1mol/L,所以PH=13,故答案为:13.
(Ⅱ)CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2=-90.1kJ•mol-1
(Ⅲ)2CO(g)+O2(g)⇌2CO2(g)△H3=-566.0kJ•mol-1
由(Ⅰ)×2+(Ⅱ)×2+(Ⅲ)得2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g)△H,故△H=2△H1+2△H2+△H3=(+247.3kJ•mol-1)×2+(-90.1kJ•mol-1)×2+(-566.0kJ•mol-1)=-251.6kJ•mol-1,所以用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g)△H=-251.6kJ•mol-1,
故答案为:2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g)△H=-251.6kJ•mol-1;
(2)CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)
起始(mol) 6 6 0 0
变化(mol) x x 2x 2x
平衡(mol)6-x 6-x 2x 2x
平衡体系中各组分的体积分数均为
1 |
4 |
则此温度下该反应的平衡常数X=
c 2(CO)•c 2(H 2) |
c(CH 4)•c(CO 2) |
1 2×1 2 |
1×1 |
故答案为:1;
(3)①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率“看,图象中转化率变化最大的是4.0×106Pa,故答案为:4.0×106Pa;
②依据图象分析温度在高于80°C对反应速率影响不大,反应是放热反应,温度过高,平衡逆向进行,不利于转化率增大,
故答案为:高于80℃时,温度对反应速率影响较小,且反应放热,升高温度时平衡逆向移动,转化率降低;
(4)①根据图知,交换膜是质子交换膜,则电解质溶液呈酸性,根据氢离子移动方向知,通入a的电极为负极、通入b的电极为正极,负极上甲醇失去电子发生氧化反应,负极反应式为 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,
故答案为:负;
②用此电池以惰性电极电解饱和食盐水的电极反应为:2Cl-+2H2O
| ||
0.05mol |
0.5L |
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