由CO2制备甲醇(共6篇)

篇一:由CO2制备甲醇

工业上可以利用废气中的CO₂为原料制取甲醇，其反应方程式为：CO₂+3H₂⇌CH₃OH+H₂O．请回答下列问题：
（1）已知常温常压下下列反应的能量变化如图1所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式______．该反应的△S______0（填“＞”或“＜”或“=”），在______情况下有利于该反应自发进行．
（2）如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应______（选填编号）．
A．一定向正反应方向移动    B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C．一定向逆反应方向移动    D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
（3）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，能说明反应已达到平衡状态的是______（选填编号）．
A．3v_正（H₂）═v_逆（CO₂）      
B．C（H₂）═C（CO₂）
C．容器内气体的密度不变
D．容器内压强不变
（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0min，容器内气体的密度减小了2.0g/L，在这段时间内C0₂的平均反应速率为______．反应在t₁时达到平衡，过程中c（CO₂）随时间t变化趋势曲线图2所示．保持其他条件不变，t₁时将容器体积压缩到1L，请画出t₁后c（CO₂）随时间t变化趋势曲线（t₂达到新的平衡）．【由CO2制备甲醇】

（1）图1中的热化学方程式为①CO（g）+H₂O（l）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41kJ/mol，②CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-（510-419）kJ/mol=-91KJ/mol，
依据盖斯定律②-①得：二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol；
该反应前后气体体积减小，则△S＜0；
△G=△H-T•△S＜0时，反应能够自发进行，由于该反应为放热反应，△H＜0，而△S＜0，则温度降低时△G＜0，该反应自发进行，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol；＜；低温；
（2）如果反应方程式CO₂+3H₂⇌CH₃OH+H₂O的平衡常数K值变大，则需要降低温度，
A．降低温度，平衡一定向着正向移动，故A正确；
B．降低温度后，正逆反应速率都减小，正反应速率在达到平衡前始终在减小，故B错误；
C．平衡常数变大，反应物浓度减小，生成物浓度增大，则化学平衡一定向着正向移动，故C错误；    
D．化学平衡常数变大，需要降低温度，则正逆反应速率都减小，由于平衡向着正向移动，则逆反应速率先减小后增大，故D正确；
故答案为：AD；
（3）A．3v_正（H₂）═v_逆（CO₂），表示的是正逆反应速率，但是不满足化学计量数关系，说明该反应没有达到平衡状态，故A错误；      
B．c（H₂）═c（CO₂），氢气与二氧化碳浓度相等，不能说明正逆反应速率相等，无法判断是否达到平衡状态，故B错误；
C．容器内气体的密度不变，该反应是气体质量减小的反应，反应过程中气体的质量不断减小，密度不断减小，当密度不变时，则反应达到平衡状态，故C正确；
D．该反应是气体体积缩小的反应，反应达到平衡前容器内压强不断减小，当容器内压强不变，则表明各组分浓度不变，反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：CD；
（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0min，容器内气体的密度减小了2.0g/L，则气体减小的质量为：2.0g/L×2.0L=4.0g，
CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l） 气体减少质量△m
1mol                                    50g
 n                                     4.0g
反应消耗的二氧化碳的质量为：m=

1mol×4.0g

50g

=0.08mol，
在4min内C0₂的平均反应速率为：

0.08mol 2L

4min

=0.01mol．L^-1；
保持其他条件不变，t₁时将容器体积压缩到1L，t₁时二氧化碳的浓度立刻增大为原先的2倍，即由0.025mol变为0.05mol，之后平衡向着正向移动，二氧化氮浓度减小，直至t₂时达到新的平衡，t₂时二氧化碳的浓度一定大于0.025mol，则t₁后c（CO₂）随时间t变化趋势曲线为：，

故答案为：0.01mol．L^-1．min^-1；．【由CO2制备甲醇】

篇二:由CO2制备甲醇

工业上可用二氧化碳制备甲醇吗

一般用一氧化碳和氢气合成甲醇.

篇三:由CO2制备甲醇

（2013•潍坊一模）甲醇（CH₃OH）是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义．
（I）利用工业废气中的CO₂可制取甲醇，其反应为：CO₂+3H₂

催化剂  .

（1）图象分析书写热化学方程式为：①CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=-41KJ/mol，②CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（l）△H=-91KJ/mol；依据盖斯定律②-①得到：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol，
故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-50KJ/mol；
（2）燃料电池，电池的一个电极通 入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了 Y₂O₃的ZrO₂晶体，在高温下它能传导O^2-离子，根据原电池原理，正极O₂得到电子生成负极O^2-：O₂+4e^-=2O^2-，电解一段时间后，当两极收集到相同体积（相词条件）的气体时（忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象），100ml溶液中含有c（Cu²⁺）=1mol/L，c（H⁺）=4mol/L，c（Cl^-）=4mol/L，c（SO₄^2-）=1mol/L；
阳极氯气和阴极氢气相同，设阳极生成的氧气物质的量为x，阴极上也应生成氢气物质的量x
阳极电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^--4e-=2H₂O+O₂↑，
           0.4mol 0.4mol 0.2mol      4x        x
阴极电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu，
         0.1mol  0.2mol  0.1mol       
      2H⁺+2e^-=H₂↑；     2H⁺+2e^-=H₂↑；   
    0.4mol  0.4mol   0.2mol               2x      x
依据电子守恒0.4+4x=0.2+0.4+2x
x=0.1mol
阳极上收集到氧气的物质的量0.1mol；
故答案为：O₂+4e^-=2O^2-；0.1mol；
（3）①通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co²⁺-e^-=Co³⁺，故答案为：Co²⁺-e^-=Co³⁺；
②依据离子反应中 元素化合价变化分析，6Co³⁺+CH₃OH+H₂O=CO₂↑+6Co²⁺+6H⁺．以Co³⁺做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化，自身被还原为Co²⁺，该过程中被氧化的元素是碳元素，依据氧化还原反应电子守恒计算电子转移，产生标准状况下2.24LC0₂时物质的量为0.1mol，共转移电子0.6mol，故答案为：碳；0.6．

篇四:由CO2制备甲醇

制造甲醇的方法

氢气可以用於合成甲醇,合成甲醇由於其生产成本较低且用途广泛,为有机化学工业的主要原料之一,亦为重要的石油化学品,其主要用途可以用来制造甲醛,其次可以制造对苯二甲酸二甲酯(DMT)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲胺、聚乙烯醇、氯甲烷类、醋酸等,此外甲醇尚可作为溶剂与燃料,若有需要还可制氢气.早期制造甲醇系将木材乾馏而得,合成法开法以后此法几乎被淘汰,初期的合成甲醇方法是由煤炭为原料制造,第二次世界大战后开发以天然气、炼油器与轻油等为原料之制法,煤炭法已经式微,仅余煤炭廉价及炼钢工业区附近尚有采用.甲醇合成之反应式如下：主反应 提高压力降低温度有利於主反应的进行而产生甲醇,早期的合成法为了防止设备之腐蚀,於反应之前先将二氧化碳移除,后来发现二氧化碳也可以作为原料,因而不需将二氧化碳先行去除.合成甲醇之关键在於压力,过去均采用高压法,压力在300大气压以上,1966年开发出低压法,压力约50大气压；之后又有中压法被开发出来,其压力约200大气压.压力(atm) 温度(℃) 触媒 高压法 300~600 320~380 铬锌触媒 中压法 105~300 225~270 含铜锌铬铝触媒 低压法 40~60 200~300 含铜锌触媒 高压法转化率较高,但是为了达到高压需要用往复压缩机消耗较多的能量,低压法可以使用离心式压缩机,消耗能量较少,经济规模较小,且可以使用含氢气量较高的合成气,中压法也可以使用离心式压缩机,不需像低压法还要另加二氧化碳且改良低压法设备庞大之缺点.合成塔为直立型管壳式,管中填充触媒,管外以沸水冷却；也可以是填充塔式,如此可以於塔测多处通入冷原料以控制反应温度.压缩后的原料气和循环之未反应气体混合,经与反应生成气体进行热交换后,进入合成塔通过触媒床进行反应,反应生成气体经过热交换冷却后,甲醇冷凝,经分离器分离出甲醇,气体再循环与原料气混合.如此冷凝合成出之粗甲醇中含有杂质,通常低压法合成所得到的甲醇杂质含量及种类比高压法所得的少,粗甲醇中的杂质除了水分以外可以分为三大类,即低沸点化合物,乙醇,高沸点化合物.粗甲醇进一步之精致步骤及操作与设计因合成法及成品规格而不同.若成品纯度要求较低时,可以采用单塔蒸馏方式.当纯度要求较高时,可采用双塔式蒸馏.当成品纯度要求更高时,采用三塔式蒸馏较适用.於双塔式蒸馏法中,二甲迷等低沸物杂质由第一塔塔顶排出,高级醇类高沸物由第二塔塔底排出,塔顶则得到高纯度甲醇.

篇五:由CO2制备甲醇

使用二氧化碳作为原料有什么优缺点

无论是从媒体的报道还是政府的报告中,我们都可以看出二氧化碳是一种对环境有害的气体,是全球气候变暖的元凶.在气候专家不断的警告以及全球变暖趋势的威胁下,政府部门正致力于严格控制排放到大气中的CO2量,但是这个控制是要付出很大的经济代价的.
似乎人们已经忘记,正是CO2让地球上生命的最初出现成为可能.CO2是光合作用的起始原料,简单来说,就是植物利用阳光和水将二氧化碳合成为纤维素和淀粉,同时将氧气释放到大气中
CO2合成甲醇
由CO2生产甲醇的简洁流程如图4所示.如上所述,该工艺被开发已有数十年,且年产量有200万t/a.但是目前所使用的甲醇多是由合成气制备而来的.正如Olah所说,甲醇是多种化工产品的原料.
所有合成尿素或是甲醇的工厂都可以使用到该工艺.比如,壳牌公司就正有这么一套设施在运行中.在这套装置中,仅仅烟气需要净化,因为该蒸汽要被用来合成尿素.
在1991年提到的工艺中,需要在一个大型焚化炉的下游连接一个电解水的工厂才能来生产甲醇.电解水工厂的产物是氧气和氢气,其中氧气进入焚化炉参与燃烧,氢气则用来合成甲醇.
这样,焚化过程就是在纯氧的环境中进行的.该过程又称为富氧燃烧,它具有不少优点.由于没有氮气,所以不需要进行预热.这样的焚化炉的温度要比普通焚化炉的高很多,烟气中的有毒物质如二恶英都能被焚烧掉,在提高效率的同时,还能够确保最后出来的烟气中只含水蒸汽和二氧化碳.这两种气体在100℃下水蒸汽凝结下来后可以轻松地分离开来,得到100%纯CO2.而那些针对电解水浪费能源的批评也可以收声了,因为这里对电解水得到了双重的应用.如图4所示,生产每公斤的甲醇需要的电解水的能量小于10kWh,换种说法,就是每公斤甲醇的价格溢价约为0.5欧元(要视具体电价确定).由于二氧化碳可以免费获得,节约了一大笔成本,所以能量方面的开销不再是值得争论的问题.
由于含有四个氢原子,甲醇同时也是很好的难处理的氢的储存体,所以很多时候甲醇是比氢气更好的能量来源.
预计未来将会有一个小型燃料电池的广阔市场,这样就可以使用甲醇来为一些小型设备,例如手提电脑之类的提供电能.如果此类电池能在消费领域流行开来,那甲醇的市场需求量将会大大提高.类似的还有戴姆勒公司关于用甲醇燃料电池作为电动车动力的构思.这个构思实现的前提是可以应用到所有的汽油分销网络.这是两个新的应用的例子.
尽管利用CO2生产甲醇的工艺已经为人们所知达数十年,使用烟气中的CO2作为化工前驱体的想法因为经济上的原因却从未被慎重考虑过.但随着近年油气价格的直线攀升以及未来为取得CO2排放许可证书而需要付出的成本,形势发生了很大转变.现在是一个重新审视的合理时机.
所有的聚合物材料都可以由甲醇制备而来（图5）.现在从CO2经由甲醇制备的高聚物比传统经裂解石脑油制备的成本要来的稍高些.

篇六:由CO2制备甲醇

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1275.6kJ/mol
②H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44.0kJ/mol
写出表示甲醇燃烧生成液态水的热化学方程式______；
（2）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应A：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁
反应B：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H₂
相对反应A，采用反应B制备甲醇的优点是______；
（3）某种甲醇-空气燃料电池是采用铂作为电极，稀硫酸作电解质溶液．其工作时负极的电极反应式可表示为______；
（4）设燃煤烟气中的SO₂、NO₂物质的量之比为1：1，与一定量的氨气、空气反应，生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥，则该反应的化学方程式为______．

（1）根据盖斯定律，将①-②×4可得：2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=（-1275.6kJ/mol）-（+44.0kJ/mol）×4=-1451.6kJ/mol
故答案为：2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（l）△H=-1451.6kJ/mol；
（2）相对反应A，采用反应B制备甲醇的优点是原子利用率为100%，符合原子经济和绿色化学的思想，故答案为：无副产物生成，原子利用率高；
（3）甲醇燃料电池实质就是利用CH₃OH燃料在氧气中反应来提供电能，CH₃OH作负极，发生氧化反应，生成二氧化碳和氢离子，电极反应为：CH₃OH+H₂O-6e^-=CO₂↑+6H⁺；故答案为：CH₃OH-6e^-+H₂O=6H⁺+CO₂；
（4）反应方程式为12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃
故答案为：12NH₃+3O₂+4SO₂+4NO₂+6H₂O=4（NH₄）₂SO₄+4NH₄NO₃