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。
天然气制甲醇是一种可再生能源,它通过将天然气和氢气转化为甲醇来生产能源。这一过程通常需要使用催化剂来加速反应,并通过蒸汽重整来分离甲醇。
甲醇具有许多优点,例如,它是一种清洁的、可再生的能源,在生产过程中产生的二氧化碳可以通过植树或其他方式进行捕获和储存。此外,甲醇可以直接用于汽车燃料,或者通过一系列化学反应转化为其他化工产品,如聚乙烯、苯乙烯和甲苯等。
然而,天然气制甲醇产业链也存在一些挑战。首先,天然气的供应可能存在不稳定性,这可能导致甲醇生产的波动。其次,天然气制甲醇的生产过程需要大量能源,这可能会导致能源成本的上升。最后,天然气制甲醇生产过程中可能会产生有害废物,这需要进行有效处理。
总的来说,天然气制甲醇是一种有前途的能源,但是需要解决上述挑战才能实现其全面应用。
甲醇的优点是燃烧彻底、挥发性低,所排放的碳氢化合物、氧化氮和一氧化碳等有害气体少
| (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.
(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. |
(2)甲醇燃烧的反应原理是:正极反应一定是氧气得电子的过程,在碱性环境下,得到氢氧根离子,即O2+2H2O+4e-=4OH-,故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-;
②所有燃料电池的总反应是燃料的燃烧反应,溶液的pH减小,说明电解质氢氧化钾被消耗,即2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,故答案为:2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O;
(3)①0~5min这段时间所消耗的甲烷的浓度为0.5mol/L,根据热化学方程式CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),△H═+206kJ/mol的含义,所以消耗的甲烷的浓度为0.5mol/L时,吸收的热量为:
| 1 |
| 2 |
②进行到5min钟时,甲烷的浓度为0.5mol/L,所以水蒸气以及一氧化碳的浓度为0.5mol/L,氢气的为1.5mol/L,据K=
| [CO][ H2]3 |
| [CH4] [H2O] |
| 0.5×1.53 |
| 0.5×0.5 |
③当反应进行到8min时,甲烷的浓度减小,所以是增加了水蒸气的量,设加入的水蒸气的量为x,则:
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
初始浓度:1 1 0 0
变化浓度:0.75 0.75 0.75 2.25
8min钟末浓度:0.25 1+x-0.75 0.75 2.25
则Qc=
| 0.75×2.253 |
| 0.25×(1+x?0.75) |
解得x=4.8125,所以8min时c(H2O)=4.8125+0.25=5.0625≈5.1(mol/L).
故答案为:5.1.