二氧化碳催化加氫制甲醇,不僅有利于減少溫室氣體二氧化碳,而且還可以獲得大量的重要有機(jī)化工原料甲醇。回答下列問題:
(1)二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),
該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實(shí)現(xiàn):
ⅰ.CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H1=+41 kJ?mol-1
ⅱ.CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H2=-90 kJ?mol-1
①則總反應(yīng)的ΔH=-49-49kJ/mol;該反應(yīng)應(yīng)選擇 低溫低溫高效催化劑(填“高溫”或“低溫”)。
②上述總反應(yīng)在容積不變的密閉容器進(jìn)行,在t0時(shí)達(dá)到平衡,當(dāng)其他條件不變時(shí),改變某一條件,關(guān)于下列圖像的描述,說法錯(cuò)誤的是 BCBC。
A.圖甲表示t0時(shí)升高溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響
B.圖乙表示t0時(shí)加壓或催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響
C.圖丙表示t0時(shí)分離出甲醇對(duì)反應(yīng)速率的影響
D.圖丙表示t0時(shí)增加水蒸氣的物質(zhì)的量對(duì)反應(yīng)速率的影響
(2)若T1℃時(shí)將6molCO2和8molH2充入2L密閉容器中發(fā)生上述合成總反應(yīng),初始?jí)簭?qiáng)為p0kPa,測得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖1中狀態(tài)Ⅰ。圖中數(shù)據(jù)A(1,6)代表在1min時(shí)H2的物質(zhì)的量是6mol。
①T1℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=492p20492p20(對(duì)于氣相反應(yīng),用某組分B的平衡壓強(qiáng)p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù),記作Kp,如p(B)=p?x(B),p為平衡總壓強(qiáng),x(B)為平衡體系中B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
②其他條件不變,僅改變某一條件后,測得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖狀態(tài)Ⅱ、狀態(tài)Ⅲ所示。則狀態(tài)Ⅲ改變的條件可能是 升高溫度升高溫度。
③上述反應(yīng)(狀態(tài)Ⅰ)達(dá)到平衡后,保持其他條件不變,在t1時(shí)刻迅速將容器體積壓縮至1L,請(qǐng)?jiān)趫D2中畫出t1時(shí)刻后c(H2)的變化趨勢圖。
(3)合成總反應(yīng)在起始物n(H2)/n(CO2)=3時(shí),在不同條件下達(dá)到平衡,設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x(CH3OH),在t=250℃下的x(CH3OH)~p圖和在p=5×105Pa下的x(CH3OH)~t圖如圖3所示,請(qǐng)回答下列問題:
①圖中對(duì)應(yīng)等壓過程的曲線是 bb,判斷理由是 該反應(yīng)放熱,升高溫度,平衡逆移,甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小該反應(yīng)放熱,升高溫度,平衡逆移,甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小。
②當(dāng)x(CH3OH)=0.10時(shí),CO2平衡轉(zhuǎn)化率a=33.3%33.3%(保留一位小數(shù))。
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【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的影響因素;化學(xué)平衡的計(jì)算.
【答案】-49;低溫;BC;;升高溫度;;b;該反應(yīng)放熱,升高溫度,平衡逆移,甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小;33.3%
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:19引用:1難度:0.6
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3.現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化,既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放,又可以擴(kuò)大水煤氣的用途.甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來合成甲醇CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
(1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線.
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關(guān)說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時(shí)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間并提高CH3OH的產(chǎn)率
d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
(2)已知在常溫常壓下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ?mol-1
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(3)2009年10月,中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動(dòng)式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
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(4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實(shí)驗(yàn)室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:25引用:3難度:0.5
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