Question

【題目】以高純H2為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池具有能量效率高、無污染等優(yōu)點(diǎn)，但燃料中若混有CO將顯著縮短電池壽命。

以甲醇為原料制取高純H2是重要研究方向。甲醇水蒸氣重整制氫主要發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：主反應(yīng)：

CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) △H=+49kJmol-1

副反應(yīng)：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41kJmol-1

①甲醇蒸氣在催化劑作用下裂解可得到H2和CO，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為__，既能加快反應(yīng)速率又能提高CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的一種措施是__。

②分析適當(dāng)增大水醇比對甲醇水蒸氣重整制氫的好處是___。

③某溫度下，將=1∶1的原料氣充入恒容密閉容器中，初始壓強(qiáng)為P1，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)總壓強(qiáng)為P2，則平衡時(shí)甲醇的轉(zhuǎn)化率為___(忽略副反應(yīng))。

Answer 1

【答案】CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) △H=+90kJ/mol 升溫 提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成或抑制副反應(yīng)發(fā)生 （-1）×100%

【解析】

根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，根據(jù)勒夏特列原理和有效碰撞理論判斷平衡正向移動(dòng)，且增大反應(yīng)速率的措施；恒溫恒容下，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，計(jì)算平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量，再利用差量法計(jì)算參加反應(yīng)甲醇的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算甲醇的轉(zhuǎn)化率。

①甲醇蒸氣在催化劑作用下裂解可得到H2和CO，根據(jù)蓋斯定律，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)△H=+49kJmol-1+41kJmol-1=+90kJ/mol，正反應(yīng)為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，升高溫度，增大反應(yīng)速率，有利于平衡正向移動(dòng)。

②適當(dāng)增大水醇比有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成。

③設(shè)起始n(H2O)=n(CH3OH)=1mol，恒溫恒容下，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，平衡時(shí)氣體的總物質(zhì)的量2mol×，

即2mol×=-p+-p+p+3p，p=，故甲醇的轉(zhuǎn)化率為=（-1）×100%。