甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产.工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反
来源:新能源网
时间:2024-08-17 11:27:41
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甲醇是一种新型燃料,甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产.工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反【专家解说】:(1)a、由于恒压、恒温密闭容器中,容器的容积随着气体的物质的量
【专家解说】:(1)a、由于恒压、恒温密闭容器中,容器的容积随着气体的物质的量变化而变化,反应两边都是气体,气体的质量不变,所以密度不变,说明各组分的物质的量不再变化,正逆反应速率相等,达到了平衡状态,故a正确;
b、该反应的反应热是定值,不能作为判断是否达到平衡状态的依据,故b错误;
c、正反应速率不变,不能判断正逆反应速率是否相等,无法判断是否达到了平衡状态,故c错误;
d、CO的转化率不变,表明一氧化碳的生成速率和消耗速率相等,达到了平衡状态,故d正确;
化学平衡常数与温度有关,温度不变,化学下平衡常数不会变化;
反应10s后CO的物质的量为l.2mol,消耗的一氧化碳的物质的量为:2mol-1.2mol=0.8mol,根据反应计量数关系,消耗的氢气的物质的量为:1.6mol,
0~10s的平均反应速率v(H2)=1.6mol2L10s=0.08mol/(L?s),
故答案为:ad;不变;0.08mol/(L?s);
(2)①反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1,正反应为吸热反应,升高温度,化学平衡向着逆向移动,一氧化碳的转化率会减小,曲线X中一氧化碳的转化率最高,说明温度是最低的,即温度为230℃,
故答案为:230℃;
②利用图1中a点时,n(H2)/n(CO)=1.5,一氧化碳的转化率为50%,加入的一氧化碳的物质的量为2mol,所以氢气的物质的量为3mol,
反应消耗了一氧化碳的物质的量为:2mol×50%=1mol,分解反应方程式可知,同时会消耗2mol氢气、生成1mol甲醇,
达到平衡时各组分的浓度分别为:c(CO)=2mol?1mol2L=0.5mol/L,c(H2)=3mol?2mol2L=0.5mol/L,c(CH3OH)=1mol2L=0.5mol/L,
曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数K=0.50.5×0.52=4,
故答案为:4;
(3)①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1,
②CO(g)+12O2(g)=CO2(g);△H2=-283kJ?mol-1,
③H2(g)+12O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ?mol-1,
根据盖斯定律,将②-①+③×2可得:CH3OH(g)+32O2=CO2(g)+H2O(g)△H=-651kJ?mol-1,
故答案为:CH3OH(g)+32O2=CO2(g)+H2O(g)△H=-651kJ?mol-1;
(4)根据图2可知,该原电池的燃料为乙醇和氧气,生成物乙酸和水,电解质为酸性溶液,原电池负极失去电子发生了氧化反应,所以负极反应为乙醇失去电子生成乙酸,电极反应为:CH3CH2OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+,
故答案为:CH3CH2OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+.
b、该反应的反应热是定值,不能作为判断是否达到平衡状态的依据,故b错误;
c、正反应速率不变,不能判断正逆反应速率是否相等,无法判断是否达到了平衡状态,故c错误;
d、CO的转化率不变,表明一氧化碳的生成速率和消耗速率相等,达到了平衡状态,故d正确;
化学平衡常数与温度有关,温度不变,化学下平衡常数不会变化;
反应10s后CO的物质的量为l.2mol,消耗的一氧化碳的物质的量为:2mol-1.2mol=0.8mol,根据反应计量数关系,消耗的氢气的物质的量为:1.6mol,
0~10s的平均反应速率v(H2)=1.6mol2L10s=0.08mol/(L?s),
故答案为:ad;不变;0.08mol/(L?s);
(2)①反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1,正反应为吸热反应,升高温度,化学平衡向着逆向移动,一氧化碳的转化率会减小,曲线X中一氧化碳的转化率最高,说明温度是最低的,即温度为230℃,
故答案为:230℃;
②利用图1中a点时,n(H2)/n(CO)=1.5,一氧化碳的转化率为50%,加入的一氧化碳的物质的量为2mol,所以氢气的物质的量为3mol,
反应消耗了一氧化碳的物质的量为:2mol×50%=1mol,分解反应方程式可知,同时会消耗2mol氢气、生成1mol甲醇,
达到平衡时各组分的浓度分别为:c(CO)=2mol?1mol2L=0.5mol/L,c(H2)=3mol?2mol2L=0.5mol/L,c(CH3OH)=1mol2L=0.5mol/L,
曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数K=0.50.5×0.52=4,
故答案为:4;
(3)①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-116kJ?mol-1,
②CO(g)+12O2(g)=CO2(g);△H2=-283kJ?mol-1,
③H2(g)+12O2(g)=H2O(g)△H3=-242kJ?mol-1,
根据盖斯定律,将②-①+③×2可得:CH3OH(g)+32O2=CO2(g)+H2O(g)△H=-651kJ?mol-1,
故答案为:CH3OH(g)+32O2=CO2(g)+H2O(g)△H=-651kJ?mol-1;
(4)根据图2可知,该原电池的燃料为乙醇和氧气,生成物乙酸和水,电解质为酸性溶液,原电池负极失去电子发生了氧化反应,所以负极反应为乙醇失去电子生成乙酸,电极反应为:CH3CH2OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+,
故答案为:CH3CH2OH+H2O-4e-=CH3COOH+4H+.
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