含碳物質在日常生活極為常見,它們之間的相互轉化在化學工業(yè)中有著廣泛的應用。
(Ⅰ)(1)一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖所示,寫出電極A中發(fā)生的電極方程式:、;
(Ⅱ)二甲醚(CH3OCH3)是重要的化工原料,可用CO和H2制得,總反應的熱化學方程式如下:2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH1=-206.0kJ?mol-1
工業(yè)中采用“一步法”,通過復合催化劑使下列甲醇合成和甲醇脫水反應同時進行:
?。状己铣煞磻篊O(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2
ⅱ.2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH3=-24.0kJ?mol-1
(2)起始時向容器中投入2.5molCO和4molH2測得某時刻上述總反應中放出的熱量為154.5kJ,此時CO的轉化率為
60%
60%
;
(3)計算甲醇合成反應的ΔH2=-91
-91
kJ?mol-1;
(4)甲醇脫水反應2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)在某溫度下的化學平衡常數為400。此溫度下,在某體積為2L的恒容密閉容器中加入一定量的CH3OH(g),測得某時刻各組分物質的量如下表所示。此時反應 平衡狀態(tài)
平衡狀態(tài)
(填“朝正向進行”、“處于平衡狀態(tài)”或“朝逆向進行”)。
物質 |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
物質的量/(mol) |
0.02 |
0.4 |
0.4 |
ⅲ.CH
3OH(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+3H
2(g)ΔH=+48.8kJ?mol
-1。
(5)生產二甲醚的過程中存在以下副反應,與甲醇脫水反應形成競爭:將反應物混合氣按進料比n(CO):n(H
2)=1:2通入反應裝置,選擇合適的催化劑。在一定溫度和壓強下,測得二甲醚的選擇性分別如圖1、圖2所示(不考慮催化劑失活)。
資料:二甲醚的選擇性是指轉化為二甲醚的CO在全部CO反應物中所占的比例。
①圖1中,溫度高于265℃后,二甲醚選擇性降低的原因是
副反應CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)ΔH=+48.8kJ/mol為吸熱反應,平衡正向移動,副產物增大,二甲醚選擇性降低
副反應CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)ΔH=+48.8kJ/mol為吸熱反應,平衡正向移動,副產物增大,二甲醚選擇性降低
。
②圖2中,溫度一定,壓強增大,二甲醚選擇性增大的原因是
主反應2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)氣體物質的量不變,無影響,則二甲醚選擇性增大
主反應2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)氣體物質的量不變,無影響,則二甲醚選擇性增大
。
【答案】CO-2e
-+
=2CO
2;H
2-2e
-+
=CO
2+H
2O;60%;-91;平衡狀態(tài);副反應CH
3OH(g)+H
2O(g)?CO
2(g)+3H
2(g)ΔH=+48.8kJ/mol為吸熱反應,平衡正向移動,副產物增大,二甲醚選擇性降低;主反應2CH
3OH(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g)氣體物質的量不變,無影響,則二甲醚選擇性增大