10.
甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用.工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有:
(i)CH
4(g)+CO
2(g)⇌2CO(g)+2H
2(g)△H
1=+247.3kJ•mol
-1(ii)2CO(g)+2H
2(g)⇌CH
3OH(g)△H
2=-90.1kJ•mol
-1(iii)2CO(g)+O
2(g)⇌2CO
2(g)△H
3=-566.0kJ•mol
-1(1)用CH
4和O
2直接制备甲醇蒸气的热化学力程式为
.
(2)在容积相同的一个恒容密闭容器I、Ⅱ、Ⅲ中均充入1mol CO和2mol H
2,发生反应(ii),三个容器的反应温度分别为T
1、T
2、T
3且恒定不变.如图1为三个容器中的反应均进行到t min时CO的体积分数示意图.此时,三个容器中一定达到平衡状态的是容器
:当三个容器中的反应均达到平衡状态时,CO的转化率最低的是容器
,平衡常数最大的是容器
.
CH
3OH(g)+CO(g)⇌HCOOCH
3(g)△H=-29.1kJ•mol
-1(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为
科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如图2和图3:
①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是
(填“3.5×10
6Pa”“4.0×10
6Pa”或“5.0×10
6Pa”).
②实际工业生产中采用的温度是80℃.其理由是
.
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)其结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注.DMFC的工作原理如图4所示:
①通入b气体的电极是电池的
(填”正”或“负”)极,通入a气体的电极放电时的电极反应式为
.
②常温下,用此电池以惰性电极电解0.5L硫酸铜溶液(足量).若阴极质量增重1.6g.则电解后溶液的pH为
(忽略溶液的体积变化).