脱碳:工业上可用co或co 2来生产燃料甲醇答案解析

10．数十年来，化学工作者对碳的氧化物和氢化物做了广泛深入的研究并取得了一些
重要成果．
已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）；△H=-393kJ•mol^-1
2CO （g）+O₂（g）═2CO₂（g）；△H=-566kJ•mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）；△H=-484kJ•mol^-1
（1）工业上常采用将水蒸气喷到灼热的炭层上实现煤的气化（制得CO、H₂），该反应的热化学方程式是C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）；△H=+132kJ•mol^-1．
（2）上述煤气化过程中需向炭层交替喷入空气和水蒸气，喷入空气的目的是让部分炭燃烧，提供炭与水蒸气反应所需要的热量；该气化气可在加热和催化剂下合成液体燃料甲醇，该反应方程式为CO+2H₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$CH₃OH．
（3）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到．
第一步：2CH₃OH（g）═HCOOCH₃（g）+2H₂（g）△H＞0
第二步：HCOOCH₃（g）═CH₃OH（g）+CO（g）△H＞0
则以甲醇制一氧化碳的反应为吸热反应（填“吸热”、“放热”）．
（4）科学家用氮化镓材料与铜组装如图1的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO₂和H₂O合成CH₄．
①写出铜电极表面的电极反应式CO₂+8e^-+8H⁺=CH₄+2H₂O．
②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硫酸（选填“氢氧化钠”或“硫酸”）．
（5）天然气也可重整生产化工原料，最近科学家们利用天然气无氧催化重整获得芳香烃X．
由质谱分析得X的相对分子质量为106，其核磁共振氢谱如图2，则X的结构简式为．

18．甲醇是一种可再生能源，又是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景．
工业上可用如下方法合成甲醇：

方法一	CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）
方法二	CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）

（1）已知：①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H=-566.0kJ•mol^-1
③H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44.0kJ•mol^-1
则甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学反应方程式为CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8kJ•mol^-1．
（2）方法一生产甲醇是目前工业上常用的方法．在一定温度下，向2L密闭容器中充入1molCO和2molH₂，发生上述反应，5分钟反应达平衡，此时CO的转化率为80%．请回答下列问题：
①前5分钟内甲醇的平均反应速率为0.08mol/（L•min）；已知该反应在低温下能自发进行，则反应的△H为＜（填“＞”、“＜”或“=”）0．
②在该温度下反应的平衡常数K=100．
③在图甲方框的坐标系中画出甲醇的物质的量浓度随时间的变化曲线．

（画在答题纸上）
④关于上述反应，下列叙述不正确的是A（填编号）．
A．达到平衡时，移走部分甲醇，平衡将向右移动，正反应速率加快
B．缩小容器的体积，平衡将向右移动，c（CO）将变大
C．在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快10⁵倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快10⁸倍，则应该选用乙催化剂
D．若保持平衡时的温度和压强不变，再向容器中充入0.8molCO和0.6mol CH₃OH，则此时v_正＞v_逆
（3）方法二生产甲醇应更具前景，写出方法二生产甲醇的一个优点减少二氧化碳的排放，有效控制温室效应．
（4）根据反应2CH₃OH（g）⇌CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），可利用CH₃OH生产CH₃OCH₃．
有人对甲醇脱水转化为二甲醚过程从温度、液体空速（在单位时间内单位体积的催化剂表面通过的原料的量，空速越小，停留时间越长，反应程度越高，但处理能力越小）、压力对甲醇的转化率影响进行研究，分别获得图乙2幅图．
根据以上两幅图选择不受空速影响的合适反应温度和压强320℃、0.2-0.6Mpa．
（5）根据文献，甲醇生产二甲醚的转化率可以根据冷凝的液相中的甲醇与水的相对百分含量来计算（忽略挥发到气相的甲醇）．若以C_w表示冷凝液中水的质量分数，C_M表示冷凝液中甲醇的质量分数，则甲醇的转化率x_M=$\frac{32C{\;}_{W}}{32C{\;}_{W}+9C{\;}_{M}}$．