3.
甲醇是有机化工原料和优质燃料,主要应用于精细化工、塑料等领域,也是农药、医药的重要原料之一.回答下列问题:
(1)工业上可用CO
2 和H
2反应合成甲醇.已知25℃、101kPa 下:
H
2(g)+
O
2(g)═H
2O(g)△H
1=-242kJ/mol
CH
3OH(g)+
O
2(g)═CO
2(g)+2H
2O(g)△H
2=-676kJ/mol
①写出CO
2与H
2反应生成CH
3OH(g)与H
2O(g)的热化学方程式:
.
②下列表示该合成甲醇反应的能量变化示意图中正确的是
(填字母代号).
③合成甲醇所需的H
2可由下列反应制取:H
2O(g)+CO(g)⇌H
2(g)+CO
2(g).某温度下该反应的平衡常数K=1.若起始时c(CO)=1mol/L,c(H
2O)=2mol/L,则达到平衡时H
2O的转化率为
.
(2)CO和H
2反应也能合成甲醇:CO(g)+2H
2(g)⇌CH
3OH(g)△H=-90.1kJ/mol.在250℃下,将一定量的CO和H
2投入10L的恒容密闭容器中,各物质的浓度(mol/L)变化如下表所示
(前6min没有改变条件):
| 2min | 4min | 6min | 8min | ′′′ |
CO | 0.07 | 0.06 | 0.04 | 0.05 | ′′′ |
H2 | x | 0.12 | 0.12 | 0.2 | ′′′ |
CH2OH | 0.03 | 0.04 | 0.04 | 0.05 | ′′′ |
①X=
,250℃时该反应的平衡常数K=
.
②若6~8min时只改变了一个条件,则改变的条件是
,第8min时,该反应是否达到平衡状态?
(填“是”或“不是”).
③该合成反应的温度一般控制在240~270℃,选择此温度的原因是:
Ⅰ.此温度下的催化剂活性高;
Ⅱ.
.
(3)甲醇在催化剂条件下可以直接氧化成甲酸.在常温下,甲酸的K=1×10
-4,20.00mL 0.1000mol/L NaOH溶液与一定量等浓度甲酸溶液混合后所得溶液的c(HCOOH)=c(HCOO
-),该溶液pH=
,溶液中离子浓度由大到小的顺序为
.