近年来,各国加速推进燃料电池的研发.燃料电池的燃料有氢气、甲醇等.(1)通过下列硫--碘循环工艺可制
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时间:2024-08-17 11:32:24
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近年来,各国加速推进燃料电池的研发.燃料电池的燃料有氢气、甲醇等.(1)通过下列硫--碘循环工艺可制【专家解说】:①在反应器中发生反应:SO2+I2+2H2O=2HI+H2SO4,
【专家解说】:①在反应器中发生反应:SO2+I2+2H2O=2HI+H2SO4,2H2SO4=2SO2+2H2O+O2,在膜反应器中的反应为:2HI?I2+H2,根据以上反应方程式可得:2H2O=O2+2H2,
故答案为:2H2O=O2+2H2;
②在膜分离器中发生反应:2HI?I2+H2,将H2分离出来有利于平衡向右移动,利于I2和H2的生成,
故答案为:有利于平衡向右移动,有利于碘和氢气的生成;
(2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-283.0kJ?mol-1…①
2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)△H=-726.0kJ?mol-1 ②
依据盖斯定律①×3-②得到:2CO2 (g)+6H2 (g)=2CH3OH(l)+2H2O (l)△H=-123kJ?mol-1;
热化学方程式为:CO2 (g)+H2 (g)=CH3OH(l)+H2O (l)△H=-61.5kJ?mol-1;
故答案为:CO2 (g)+H2 (g)=CH3OH(l)+H2O (l)△H=-61.5kJ?mol-1;
(3)①甲醇一空气燃料电池中氧气得到电子发生还原反应生成氧离子,电极反应为:O2+4e-=2O2-; 甲醇在负极失电子发生氧化反应,电极反应为:CH3OH+3O2--6e-=CO2+2H2O;
故答案为:CH3OH+3O2--6e-=CO2+2H2O;
②依据电极反应分析可知原电池中阴离子移向负极,氧离子从正极流向负极移动,
故答案为:从正极流向负极;
)①该反应的平衡常数表达式为:K=c(CH3OCH3)?c(H2O)c2(CH3OH),将所给浓度带入平衡常数表达式:0.6×0.60.442=1.86<400,故反应向正反应方向进行,正反应速率大于逆反应速率,
故答案为:>;
②设达到平衡时甲醚的物质的量浓度为x,
2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
某时刻浓度(mol?L-1):0.44 0.6 0.6
转化浓度(mol?L-1):2x x x
平衡浓度(mol?L-1):0.44-2x 0.6+x 0.6+x
将各组分浓度带入平衡常数表达式可得:K=(0.6+x)2(0.44?2x)2=400,解得 x=0.2mol/L,
达到平衡时甲醚的浓度为:0.8mol/L,则10min转化的甲醇的物质的量浓度为:c(CH3OH)=2c(CH3OCH3)=1.6mol/L,
所以甲醇的反应速率为v(CH3OH)=1.6mol/L10min=0.16 mol/(L?min),
故答案为:0.16 mol/(L?min).
故答案为:2H2O=O2+2H2;
②在膜分离器中发生反应:2HI?I2+H2,将H2分离出来有利于平衡向右移动,利于I2和H2的生成,
故答案为:有利于平衡向右移动,有利于碘和氢气的生成;
(2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);△H=-283.0kJ?mol-1…①
2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)△H=-726.0kJ?mol-1 ②
依据盖斯定律①×3-②得到:2CO2 (g)+6H2 (g)=2CH3OH(l)+2H2O (l)△H=-123kJ?mol-1;
热化学方程式为:CO2 (g)+H2 (g)=CH3OH(l)+H2O (l)△H=-61.5kJ?mol-1;
故答案为:CO2 (g)+H2 (g)=CH3OH(l)+H2O (l)△H=-61.5kJ?mol-1;
(3)①甲醇一空气燃料电池中氧气得到电子发生还原反应生成氧离子,电极反应为:O2+4e-=2O2-; 甲醇在负极失电子发生氧化反应,电极反应为:CH3OH+3O2--6e-=CO2+2H2O;
故答案为:CH3OH+3O2--6e-=CO2+2H2O;
②依据电极反应分析可知原电池中阴离子移向负极,氧离子从正极流向负极移动,
故答案为:从正极流向负极;
)①该反应的平衡常数表达式为:K=c(CH3OCH3)?c(H2O)c2(CH3OH),将所给浓度带入平衡常数表达式:0.6×0.60.442=1.86<400,故反应向正反应方向进行,正反应速率大于逆反应速率,
故答案为:>;
②设达到平衡时甲醚的物质的量浓度为x,
2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
某时刻浓度(mol?L-1):0.44 0.6 0.6
转化浓度(mol?L-1):2x x x
平衡浓度(mol?L-1):0.44-2x 0.6+x 0.6+x
将各组分浓度带入平衡常数表达式可得:K=(0.6+x)2(0.44?2x)2=400,解得 x=0.2mol/L,
达到平衡时甲醚的浓度为:0.8mol/L,则10min转化的甲醇的物质的量浓度为:c(CH3OH)=2c(CH3OCH3)=1.6mol/L,
所以甲醇的反应速率为v(CH3OH)=1.6mol/L10min=0.16 mol/(L?min),
故答案为:0.16 mol/(L?min).
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