(1)①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H1=-90.1kJ/mol
②CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(l)△H2
③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H3=-41.1kJ/mol
④H2O(l)=H2O(g)△H4=+44.0kJ/mol
由盖斯定律可知②=①-③-④,△H2 =△H1-△H3-△H4=-90.1kJ/mol-(-41.1kJ/mol)-(+44.0kJ/mol)=)-93.0 KJ/mol;
故答案为:-93.0 KJ/mol;
(2)①从图中可知从2min到4min时各物质的转化量为:△C(CO):△C(H2):△C(CH3OH)=(0.07-0.06):(X-0.12):(0.04-0.03)
化学反应中各物质的转化量之比等于方程式的计量系数得:(0.07-0.06):(X-0.12):(0.04-0.03)=1:2:1,解得X=0.14,
故答案为:0.14;
②250℃下,甲醇的平衡浓度是0.06mol/L,氢气的平衡浓度是0.12mol/L,一氧化碳的平衡浓度是0.04mol/L所以平衡常数K==;
故答案为:;
③对比6min和8min时各物质的浓度可知改变条件后反应反应向正方向进行,按照转化量之比等于计量系数之比△C(CO):△C(H2):△C(CH3OH)=0.01mol/L:0.02mol/L:0.01mol/L,所以8min后三种物质的浓度应为:(0.06-0.01)mol/L、(0.12-0.02)mol/L、(0.04+0.01)mol/L,而8min后氢气的浓度为0.2mol/L,所以多加了0.1mol/L×10=1mol的氢气;
故答案为:增加了1 mol氢气;
④第8min时反应的浓度商Qc==
0.05mol/L |
0.05mol/L×0.2mol/L×0.2mol/L |
=≠K,所以此时不是平衡状态,故答案为:不是;
⑤从反应限度角度考虑:该反应而该反应为放热反应,温度过高,转化率降低;从速率角度考虑:温度低,反应速率慢,单位时间内的产量低,为提高经济效应,反应速率和限度应兼顾,所以选择温度一般控制在240~270℃;
故答案为:温度低,反应速率慢,单位时间内的产量低;而该反应为放热反应,温度过高,转化率降低;
(3)根据CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(l)△H2=-93.0 KJ/mol是一个放热,熵减小的反应,推知在通电条件下,可以发生CH3OH(l)+H2O(l)CO2(g)+3H2(g).该反应中碳元素化合价由甲醇中-2价升高到二氧化碳中的+4价被氧化发生氧化反应;甲醇中的氢元素和水中的氢元素化合价由+1价降到0价被还原发生还原反应,电解池阳极发生氧化反应,电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2↑,
故答案为:CH3OH+H2O-6e-=6H++CO2↑.