甲醇为什么是可再生能源?
虽然化石燃料是不可再生资源,但甲醇是可以通过工业条件人工合成的。不可再生能源是指可以从自然界直接获取的能源。重点字是直接,所以不能因为化石能源为不可再生能源,就判断生成的甲醇就为不可再生的。
由于甲醇用完之后,还可以再生产。
甲醇的生产,主要是合成法,尚有少量从木材干馏作为副产回收。合成的化学反应式为:
H2 + CO → CH3OH
合成甲醇可以固体(如煤、焦炭)液体(如原油、重油、轻油)或气体(如天然气及其他可燃性气体)为原料,经造气净化(脱硫)变换,除去二氧化碳,配制成一定的合成气(一氧化碳和氢)。在不同的催化剂存在下,选用不同的工艺条件。单产甲醇(分高压法低压和中压法),或与合成氨联产甲醇(联醇法)。将合成后的粗甲醇,经预精馏脱除甲醚,精馏而得成品甲醇。
(1)加入催化剂,可降低反应的活化能,由图象可知b活化能较低,应加入催化剂,反应物的总能量大于生成物的总能量,则反应为放热反应, 故答案为:b;放热; (2)A.CO的起始浓度为1moL/L,体积为2L,则起始充入的CO为2mol,故a错误; B.增加CO浓度,平衡向正方向移动,H 2 的转化率增大,故b正确; C.由于反应前后气体的体积不等,则容器中压强恒定时,反应已达到平衡状态,故c正确; D.保持温度和密闭容器容积不变,再充入1mol CO和2mol H 2 ,相当于在原来的基础上缩小体积,压强增大,平衡向正反应方向移动,则平衡时
故答案为:bcd; (3)从反应开始到建立平衡,v(CO)=
则v(H 2 )=2v(CO)=0.15moL/(L?min), 平衡时:c(CO)=0.25mol/L,c(CH 3 OH)=0.75mol/L, 则消耗n(CO)=0.75mol/L×2L=1.5mol,消耗的n(H 2 )=3mol, 平衡时c(H 2 )=
k=
故答案为:0.15moL/(L?min);12; (4)增大压强,平衡向正反应方向移动,则甲醇的百分含量增大,温度升高,平衡向逆反应方向移动,甲醇的百分含量降低,则图象可为 , 故答案为: . |
B.增大氢气的量,促进二氧化碳的转化,则提高H2与CO2的物质的量之比,可提高CO2的转化率,故B正确;
C.分离出甲醇,反应正向移动,甲醇的产率增大,故C错误;
D.恒容条件下充入He(g),各物质的浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,转化率不变,故D错误;
故选B.
c(CH3OH) |
c(CO)c2(H2) |
故答案为:
c(CH3OH) |
c(CO)c2(H2) |
(2)将1mol的H2 和 1mol 的 CO充入 1L 恒容密闭反应器中,达到平衡后,容器内的压强为开始时的60%,设一氧化碳反应物质的量x
2H2(g)+CO(g)═CH3OH(g)
起始量(mol) 1 1 0
变化量(mol) 2x x x
平衡量(mol) 1-2x 1-x x
1-2x+1-x+x=(1+1)×60%
x=0.4mol,
CO的平衡转化率=
0.4mol |
1mol |
答:CO的平衡转化率为40%;
(3)在其他条件不变的情况下,将容器的容积压缩到原来的
1 |
2 |
A、将容器的容积压缩到原来的
1 |
2 |
B、将容器的容积压缩到原来的
1 |
2 |
C、将容器的容积压缩到原来的
1 |
2 |
D、将容器的容积压缩到原来的
1 |
2 |
故答案为:CD;
(4)由表中数据可知温度降低,化学反应速率减小,平衡正向移动,H2的转化率增大;温度升高,化学反应速率增大,平衡逆向移动,H2的转化率减小,则350℃时H2的转化率随时间的变化示意图为,故答案为:.
(1)①1mol二氧化碳完全反应放出49.0kJ热量,当放出29.4kJ热量时,则参加反应的n(CO 2 )=
②CO 2 (g)+3H 2 (g)?CH 3 OH(g)+H 2 O(g) 初始(mol/L) 1 3 0 0 转化(mol/L) 0.6 1.8 0.6 0.6 平衡(mol/L) 0.4 1.2 0.6 0.6 根据K=
故答案为:0.12; ③恒温恒容下,容器A与容器B为等效平衡,平衡时对应组分的物质的量、浓度相等,二者起始物质的量等于各物质的化学计量数,放出热量与吸收热量之和等于反应热数值,则吸收的热量=反应热-放出的热量=49.0kJ-29.4kJ=19.6kJ, 故答案为:19.6; ④要使n(CH 3 OH)/n(CO 2 )增大,应使平衡向正反应方向移动, A.因正反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则n(CH 3 OH)/n(CO 2 )减小,故A错误; B.充入氢气,平衡向正反应方法移动,n(CH 3 OH)/n(CO 2 )增大,.故B正确; C.将水蒸气从体系中分离,平衡向正反应方法移动,n(CH 3 OH)/n(CO 2 )增大,故C正确; D.用更有效的催化剂,平衡不移动,则n(CH 3 OH)/n(CO 2 )不变,故D错误. 故答案为:BC; (2)①甲醇燃料电池中,在碱性条件下,甲醇失电子生成碳酸根与水,电极反应式为:CH 3 OH-6e - +8OH - =CO 3 2- +6H 2 O,故答案为:CH 3 OH-6e - +8OH - =CO 3 2- +6H 2 O; ②图1中乙中石墨电极为阳极、铁电极为阴极,开始Cl - 在阳极放电生成氯气,阴极Cu 2+ 放电生成Cu:Cu 2+ +2e - =Cu;故图2中Ⅰ表示阴极产生的气体,Ⅱ表示阳极产生的气体,t 1 前电极反应式为:阳极2Cl - -4e - =Cl 2 ↑,t 1 ~t 2 电极反应式为:阳极4OH - -4e - =O 2 ↑+2H 2 O,t 2 点后电极反应式为:阳极4OH - -4e - =O 2 ↑+2H 2 O,所以在t 1 后,石墨电极上的电极反应式为4OH - -4e - =O 2 ↑+2H 2 O;t 1 ~t 2 电极反应式为:阳极4OH - -4e - =O 2 ↑+2H 2 O,阴极2Cu 2+ +4e - =2Cu,t 2 点后电极反应式为:阳极4OH - -4e - =O 2 ↑+2H 2 O,阴极4H + +4e - =2H 2 ↑,所以t 1 ~t 2 阳极上生成氧气,t 1 ~t 2 Ⅱ产生的气体体积=0.336L-0.224L=0.112L,阳极上生成112mL氧气需要n(OH - )=
故答案为:Cu 2+ +2e - =Cu;4OH - -4e - =O 2 ↑+2H 2 O;1. |
(16分) (1)CH 3 OH(g)+3/2O 2 (g)=CO 2 (g)+2H 2 O(l) △H=—725.8kJ/mol (共3分,化学方程式1分,△H 2分。如果甲醇的系数不是1扣2分,状态符号不全扣1分,△H漏单位扣1分) (2)①b(2分)②AC(2分,全对2分,选对1 个得1分,有错得0分。) ③ 12(3分,有单位且正确也给分) ④(3分,全对才得分,不标P 1 、P 2 不给分)
(3)1.82×10 - 3 (3分,多写单位不扣分,有效数字错扣1分) |
试题分析:(1)依题意,根据盖斯定律和燃烧热的定义,由①/2—②×2可得:CH 3 OH(g)+3/2O 2 (g)=CO 2 (g)+2H 2 O(l) △H=—725.8kJ/mol;(2)①读图,曲线a、b表示活化能不同,说明b使用了催化剂,降低该反应的活化能;②正反应是气体物质的量增大的方向,未达平衡时容器中混合气体总的物质的量增大,因此压强增大,若压强不变,说明各组分物质的量不变,即达到平衡,故A正确;由于混合气体的密度等于混合气体的总质量除以密闭容器的容积,由于各组分都是气体,根据质量守恒定律推断混合气体的总质量始终不变,因此密度不变不能说明达到平衡,故B错误;用不同物质表示的正、逆反应速率之比等于化学方程式中的系数之比,说明达到平衡,故C正确;各组分的物质的量不随时间改变能说明达到平衡,但两反应物的物质的量之比不随时间改变,则不能说明达到平衡,故D错误;③由读图可推断该反应中各组分(起始、变化、平衡)浓度,则: CO(g) + 2H 2 (g) CH 3 OH(g) 起始浓度/ mol?Lˉ 1 1.00 2.00 0 变化浓度/ mol?Lˉ 1 0.75 1.50 0.75 平衡浓度/ mol?Lˉ 1 0.25 0.50 0.75 K=c(CH 3 OH)/[c(CO)?c 2 (H 2 ))]=" 0.75/[" 0.25××0.50 2 ]=12 ④正反应是气体体积减小的反应,根据化学反应自发进行的规律推断,逆反应能自发进行的原因是符合熵判据,正反应能自发的原因是符合焓判据,所以正反应是放热反应,其它条件不变时,升高温度平衡向逆反应方向移动,甲醇百分含量减小;增大压强平衡向正反应方向移动,甲醇百分含量增大;因此画图要点是:P 1 、P 2 时甲醇百分含量都随温度升高逐渐减小,P 2 时甲醇百分含量—温度曲线高于P 1 ; (3)两溶液混合导致相互稀释,根据稀释定律:c 1 ?V 1 =c 2 ?V 2 ,则混合后氯化钙和硫酸钠溶液的浓度都要减半;因此钙离子浓度为c/2 mol·L -1 ,硫酸根离子浓度为1.00×10 -2 mol·L -1 ,由于K sp (CaSO 4 )=c(Ca 2+ )?c(SO 4 2 - ),则c/2×1.00×10 -2 =9.10×10 -6 ,即c=1.82×10 -3 ;根据溶度积规则,只有Q c (CaSO 4 )>K sp (CaSO 4 )时,才能形成硫酸钙的过饱和溶液,才有沉淀析出,则c最小值为1.82×10 -3 。 |
(1)①I;② ;<;③80%;250℃ (2)-192. 8 (3)负;O 2 +4H + +4e - =2H 2 O |