甲烷自热氧化重整是工业上获得氢气的重要方法,其反应为:
2CH
4(g)+O
2(g)═2CO(g)+4H
2(g)△H=akJ/mol.
(1)已知:①CH
4(g)+2O
2(g)═CO
2(g)+2H
2O(g)△H
1=bkJ/mol
②CH
4(g)+CO
2(g)═2CO(g)+2H
2(g)△H
2③CH
4(g)+H
2O(g)═CO(g)+3H
2(g)△H
3=ckJ/mol.
则△H
2=
kJ/mol(用含a、b、c的代数式表示).
(2)以CO、H
2为原料合成甲醇的反应为:CO(g)+2H
2(g)═CH
3OH(g).在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分别都充入1molCO和2molH
2,三个容器的反应温度分别为T
1、T
2、T
3且恒定不变.图1为三个容器中的反应均进行到5min时H
2的体积分数示意图,其中有一个容器反应一定达到平衡状态.CO的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图2所示.
①0~5min时间内容器II中用CH
3OH表示的反应速率为
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②三个容器中一定达到平衡状态的是容器
.
③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
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④平衡常数最大的是容器
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⑤工业实际合成CH
3OH生产中,常用图中M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和平衡知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的理由:
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(3)合成甲醇尾气中CO的浓度常用电化学气敏传感器进行测量,其中CO传感器可用图3简单表示,则阳极发生的电极反应为
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