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将CO2转化为甲醇可以有效利用资源,同时又可控制温室气体,原理为:CO2+3H2催化剂CH3OH+H2O(1)由图1所示的能量变化,写出将CO2转化为甲醇的热化学
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将CO2转化为甲醇可以有效利用资源,同时又可控制温室气体,原理为:CO2+3H2
CH3OH+H2O
(1)由图1所示的能量变化,写出将CO2转化为甲醇的热化学方程式___.
(2)一定温度下,若上述制备甲醇的反应在体积为2L的密闭容器中进行并保持温度不变,起始时投入1 mol CO2、4mol H2,达到平衡时H2与CO2的物质的量之比为8:1,CO2的转化率是___.
(3)现以甲醇燃料电池,采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时,实验室利用图2装置模拟该法:
①M区发生反应的电极反应式为___.
②已知电解池溶液里Cr2O72-转化为Cr3+,该反应的离子方程式___
(4)处理废水时,最后Cr3+以Cr( OH)3形式除去,当Cr3+沉淀完全,溶液的pH___.(已知Ksp.[Cr( OH)3]=6.4xl0-31,lg2=0.3)
催化剂 |
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(1)由图1所示的能量变化,写出将CO2转化为甲醇的热化学方程式___.
(2)一定温度下,若上述制备甲醇的反应在体积为2L的密闭容器中进行并保持温度不变,起始时投入1 mol CO2、4mol H2,达到平衡时H2与CO2的物质的量之比为8:1,CO2的转化率是___.
(3)现以甲醇燃料电池,采用电解法来处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72-)时,实验室利用图2装置模拟该法:
①M区发生反应的电极反应式为___.
②已知电解池溶液里Cr2O72-转化为Cr3+,该反应的离子方程式___
(4)处理废水时,最后Cr3+以Cr( OH)3形式除去,当Cr3+沉淀完全,溶液的pH___.(已知Ksp.[Cr( OH)3]=6.4xl0-31,lg2=0.3)
▼优质解答
答案和解析
(1)根据图1中能量变化,可得热化学方程式为:
①CO(g)+H2O(l)=CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol,
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-(510-419)kJ/mol=-91KJ/mol,
根据盖斯定律,②-①可得:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol;
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol;
(2)假设转化的CO2为xmol,由方程式可知转化的氢气为3xmol,故平衡时CO2为(1-x)mol、氢气为(4-3x)mol,平衡时H2与CO2的物质的量之比为8:1,则(4-3x):(1-x)=8:1,解得x=0.8,故CO2的转化率是
×100%=80%,故答案为:80%;
(3)①氢离子由质子交换膜由M电极区移向N电极区,则M为负极、N为正极,负极上发生氧化反应,甲醇失去电子,生成二氧化碳与氢离子,电极反应式为:CH3OH+H2O-6e-═CO2↑+6H+,
故答案为:CH3OH+H2O-6e-═CO2↑+6H+;
②电解池溶液里Cr2O72-转化为Cr3+,左侧Fe电极为阳极,Fe失去电子生成Fe2+,酸性条件Fe2+将Cr2O72-还原为Cr3+,自身被氧化为Fe3+,同时生成水,反应离子方程式为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,
故答案为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;
(4)溶液中c(Cr3+)=l0-5mol/L时沉淀完全,Ksp[Cr( OH)3]=c(Cr3+)×c3(OH-)=6.4×l0-31,则溶液中c(OH-)=4×l0-9,故溶液中c(H+)=
mol/L=2.5×l0-6mol/L,则pH=-lgc(H+)=5.6,
故答案为:5.6
①CO(g)+H2O(l)=CO2(g)+H2(g)△H=-41kJ/mol,
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(l)△H=-(510-419)kJ/mol=-91KJ/mol,
根据盖斯定律,②-①可得:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol;
故答案为:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)△H=-50KJ/mol;
(2)假设转化的CO2为xmol,由方程式可知转化的氢气为3xmol,故平衡时CO2为(1-x)mol、氢气为(4-3x)mol,平衡时H2与CO2的物质的量之比为8:1,则(4-3x):(1-x)=8:1,解得x=0.8,故CO2的转化率是
0.8mol |
1mol |
(3)①氢离子由质子交换膜由M电极区移向N电极区,则M为负极、N为正极,负极上发生氧化反应,甲醇失去电子,生成二氧化碳与氢离子,电极反应式为:CH3OH+H2O-6e-═CO2↑+6H+,
故答案为:CH3OH+H2O-6e-═CO2↑+6H+;
②电解池溶液里Cr2O72-转化为Cr3+,左侧Fe电极为阳极,Fe失去电子生成Fe2+,酸性条件Fe2+将Cr2O72-还原为Cr3+,自身被氧化为Fe3+,同时生成水,反应离子方程式为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O,
故答案为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;
(4)溶液中c(Cr3+)=l0-5mol/L时沉淀完全,Ksp[Cr( OH)3]=c(Cr3+)×c3(OH-)=6.4×l0-31,则溶液中c(OH-)=4×l0-9,故溶液中c(H+)=
10-14 |
4×10-9 |
故答案为:5.6
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