Question

【題目】以高純H2為燃料的質子交換膜燃料電池具有能量效率高、無污染等優(yōu)點，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)生以下兩個反應：主反應：

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

副反應：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，則該反應的熱化學方程式為__，既能加快反應速率又能提高CH3OH平衡轉化率的一種措施是__。

②分析適當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，初始壓強為P1，反應達平衡時總壓強為P2，則平衡時甲醇的轉化率為___(忽略副反應)。

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發(fā)生 （-1）×100%

【解析】

根據蓋斯定律計算反應熱，根據勒夏特列原理和有效碰撞理論判斷平衡正向移動，且增大反應速率的措施；恒溫恒容下，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，計算平衡時氣體的總物質的量，再利用差量法計算參加反應甲醇的物質的量，進而計算甲醇的轉化率。

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

②適當增大水醇比有利于反應正向進行，提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成。

③設起始n(H2O)=n(CH3OH)=1mol，恒溫恒容下，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，平衡時氣體的總物質的量2mol×，

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