以CO2、H2為原料合成CH3OH的反應是研究熱點之一,該反應體系涉及的反應如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49kJ?mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2
回答下列問題:
(1)已知25℃和101kPa下,H2(g)、CO(g)的燃燒熱分別為285.8kJ?mol-1、283.0kJ?mol-1,H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44kJ?mol-1,則ΔH2=+41.2+41.2kJ?mol-1。
(2)在恒壓密閉容器中,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料進行反應,反應Ⅰ、Ⅱ以物質的分壓表示的平衡常數(shù)Kp隨溫度T的變化關系如圖1所示(體系總壓為100kPa)。
①反應Ⅱ對應圖I中 nn(填“m”或“n”);A點對應溫度下體系達到平衡時CO2的轉化率為80%,反應Ⅰ的Kp=0.100.10kPa-2(保留兩位有效數(shù)字)。
②通過調(diào)整溫度可調(diào)控平衡時p(CH3OH)p(CO)的值。B點對應溫度下,平衡時p(CH3OH)p(CO)=400,則p(H2)=2020kPa。
(3)在密閉容器中,保持投料比不變,將CO2和H2按一定流速通過反應器,一段時間后,測得CO2轉化率(α)和甲醇選擇性[x(CH3OH)=n(生成CH3OH)n(消耗CO2)×100%]隨溫度(T)變化關系如圖2所示。若233~250℃時催化劑的活性受溫度影響不大,則236℃后圖中曲線下降的原因是 主反應放熱,副反應吸熱,升溫使主反應平衡逆向移動程度大于副反應平衡正向移動程度,因而使CO2轉化率和甲醇選擇性下降主反應放熱,副反應吸熱,升溫使主反應平衡逆向移動程度大于副反應平衡正向移動程度,因而使CO2轉化率和甲醇選擇性下降;若氣體流速過大,CO2的轉化率會降低,原因是 氣體流速過大,使得氣體在容器中未能充分反應,還未達到化學平衡就被排出,導致CO2的轉化率降低氣體流速過大,使得氣體在容器中未能充分反應,還未達到化學平衡就被排出,導致CO2的轉化率降低。
(4)向恒溫恒壓的兩個密閉容器甲(T℃、P1)、乙(T℃、P2)中,分別充入物質的量均為amol的CO2和H2,若只發(fā)生反應Ⅱ,其正反應速率v正=k正p(CO2)p(H2),p為氣體分壓。若甲、乙容器平衡時正反應速率之比v甲:v乙=16:25,則甲、乙容器的體積之比為 5:45:4。
p
(
C
H
3
OH
)
p
(
CO
)
p
(
C
H
3
OH
)
p
(
CO
)
n
(
生成
C
H
3
OH
)
n
(
消耗
C
O
2
)
【答案】+41.2;n;0.10;20;主反應放熱,副反應吸熱,升溫使主反應平衡逆向移動程度大于副反應平衡正向移動程度,因而使CO2轉化率和甲醇選擇性下降;氣體流速過大,使得氣體在容器中未能充分反應,還未達到化學平衡就被排出,導致CO2的轉化率降低;5:4
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:77引用:1難度:0.4
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(1)此時A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:162引用:26難度:0.3
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