“一碳化學(xué)”是指研究分子中只含有一個碳原子的化合物為原料合成一系列化工產(chǎn)品的化學(xué)。研究和深度開發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對構(gòu)建生態(tài)文明社會具有重要的意義。
(1)CO2和H2在催化劑作用下可發(fā)生以下兩個反應(yīng):
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-48.5kJ?mol-1
Ⅱ.2CO2(g)+5H2(g)?CH3OH(g)+4H2O(g)ΔH=+37.1kJ?mol-1
在壓強(qiáng)、CO2、H2的起始投料一定的條件下,發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ,實驗測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OH的選擇性隨溫度的變化如圖所示。
已知:CH3OH的選擇性=CH3OH的物質(zhì)的量反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量×100%。
其中表示平衡時CH3OH的選擇性的曲線是 ②② (填“①”或“②”);溫度高于280℃時,曲線①隨溫度升高而升高的原因是 高于280℃,以反應(yīng)Ⅱ為主,反應(yīng)Ⅱ為吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡正向移動,使CO2的轉(zhuǎn)化率升高高于280℃,以反應(yīng)Ⅱ為主,反應(yīng)Ⅱ為吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡正向移動,使CO2的轉(zhuǎn)化率升高;為同時提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OH的選擇性,應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為 BB (填標(biāo)號)。
A.低溫、低壓
B.低溫、高壓
C.高溫、高壓
D.高溫、低壓
(2)對于反應(yīng)CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH=+41.1kJ?mol-1,反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正p(CO)×p(H2O)-k逆p(CO2)×p(H2),其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),p為氣體的分壓。
①降低溫度,k正k逆 減小減小(填“增大”、“減小”或“不變”)。
②在TK、101kPa下,按照n(CO):n(H2O)=1:1投料,待達(dá)到平衡,k正k逆=49,用氣體分壓表示的平衡常數(shù)Kp=4949。
C
H
3
OH
的物質(zhì)的量
反應(yīng)的
C
O
2
的物質(zhì)的量
×
100
%
k
正
k
逆
k
正
k
逆
=
4
9
4
9
4
9
【答案】②;高于280℃,以反應(yīng)Ⅱ為主,反應(yīng)Ⅱ為吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡正向移動,使CO2的轉(zhuǎn)化率升高;B;減??;
4
9
【解答】
【點評】
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(1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.
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%
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