甲醇是基礎(chǔ)有機化工原料和新型清潔燃料,廣泛用于制造各種燃料電池.工業(yè)上以甲烷和水蒸氣為原料制備甲醇,反應(yīng)過程如下.
反應(yīng)Ⅰ:CH
4(g)+H
2O(g)?CO(g)+3H
2(g)△H
1反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)△H
2 (△H
2<0=
(1)圖1是反應(yīng)Ⅰ進行過程中的能量變化示意圖.根據(jù)圖象判斷,升高溫度,反應(yīng)I的平衡常數(shù)將
(填“增大”、“減小”或“不變”).
(2)已知在催化劑和一定壓強下,反應(yīng)Ⅱ能自發(fā)進行.在容積為1L的恒容容器中,分別研究在230℃、250℃和270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律.
圖2是上述三種溫度下不同的H
2和CO的起始組成比(起始時CO的物質(zhì)的量均為1mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系,則曲線Z對應(yīng)的溫度是
;該溫度下上述反應(yīng)的化學平衡常數(shù)為
.
(3)圖3甲是一種甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖,甲醇提供質(zhì)子和電子,電子經(jīng)外電路到達另一極與氧氣反應(yīng),電池總反應(yīng)為2CH
3OH+3O
22CO
2+4H
2O.
①M電極的電極反應(yīng)式為
.
②以上述電池做電源,用圖3乙所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)Al電極附近逐漸變渾濁并有氣泡逸出,原因是(用離子方程式表示):
.Al電極應(yīng)接燃料電池的
(填“M”或“N”)極.
(4)合成甲醇時可選用CuCl為催化劑.CuCl是不溶于水的白色固體,制備時向CuCl
2溶液中加入過量銅粉,發(fā)生反應(yīng)CuCl
2+Cu═2CuCl.在實驗過程中應(yīng)先加入濃鹽酸,發(fā)生反應(yīng)CuCl+HCl?H[CuCl
2].反應(yīng)結(jié)束后將溶液倒入蒸餾水中有CuCl生成.實驗過程中加入濃鹽酸的目的是
.當c(Cl
-)=2×10
-3mol?L
-1時,c(Cu
+)=
mol?L
-1.已知:K
sp(CuCl)=1.7×10
-7.