探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素,有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ?mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=-90.4kJ?mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH3
回答下列問題:
(1)ΔH3=+40.9+40.9kJ?mol-1。
(2)一定條件下,向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),容器中CH3OH(g)為amol,CO為bmol,此時(shí)H2O(g)的濃度為 a+bVa+bVmol?L-1(用含a、b、V的代數(shù)式表示,下同),反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為 b(a+b)(1-a-b)(3-3a-b)b(a+b)(1-a-b)(3-3a-b)。
(3)不同壓強(qiáng)下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,實(shí)驗(yàn)測(cè)定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。
已知:CO2的平衡轉(zhuǎn)化率=n(CO2)初始-n(CO2)平衡n(CO2)初始×100%
CH3OH的平衡產(chǎn)率=n(CH3OH)平衡n(CO2)初始×100%
其中縱坐標(biāo)表示CO2平衡轉(zhuǎn)化率的是圖 乙乙(填“甲”或“乙”);壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)?p1>p2>p3p1>p2>p3;圖乙中T1溫度時(shí),三條曲線幾乎交于一點(diǎn)的原因是 T1時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒有影響T1時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒有影響。
(4)為同時(shí)提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率,應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為 AA(填標(biāo)號(hào))。
A.低溫、高壓
B.高溫、低壓
C.低溫、低壓
D.高溫、高壓
a
+
b
V
a
+
b
V
b
(
a
+
b
)
(
1
-
a
-
b
)
(
3
-
3
a
-
b
)
b
(
a
+
b
)
(
1
-
a
-
b
)
(
3
-
3
a
-
b
)
n
(
CO
2
)
初始
-
n
(
CO
2
)
平衡
n
(
CO
2
)
初始
n
(
CH
3
OH
)
平衡
n
(
CO
2
)
初始
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算;化學(xué)平衡的影響因素.
【答案】+40.9;;;乙;p1>p2>p3;T1時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒有影響;A
a
+
b
V
b
(
a
+
b
)
(
1
-
a
-
b
)
(
3
-
3
a
-
b
)
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/5/23 20:38:36組卷:1246引用:17難度:0.4
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1.CO2的捕集與轉(zhuǎn)化是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
(1)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應(yīng)速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應(yīng)速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對(duì)反應(yīng)I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對(duì)相關(guān)量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應(yīng)選擇800℃的原因是
(3)在800℃時(shí),=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應(yīng),初始?jí)簭?qiáng)為P,一段時(shí)間達(dá)到平衡,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與剩余反應(yīng)物的物質(zhì)的量之和相等,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應(yīng):2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時(shí),向2L的恒容反應(yīng)器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時(shí)═k逆k正
(5)我國(guó)科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M(fèi)是電源的
②陽(yáng)極電極反應(yīng)式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計(jì)算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計(jì)算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)化學(xué)方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應(yīng),相同時(shí)間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉(zhuǎn)化率=×100%制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量原料總的轉(zhuǎn)化量
下列說法不正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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