CO2是一種豐富的碳資源,將其轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品以實現(xiàn)資源利用是科研工作者的研究熱點(diǎn)之一。回答下列問題:
(1)①合成CH3OH。在200~250℃的CO2加氫反應(yīng)器中,主要反應(yīng)有:
反應(yīng)?。篊O2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1=-90kJ?mol-1;
反應(yīng)ⅱ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=+41kJ?mol-1;
反應(yīng)ⅲ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3。ΔH3=-49kJ?mol-1-49kJ?mol-1,反應(yīng)ⅲ能夠自發(fā)進(jìn)行的條件是 低溫低溫(填“低溫”“高溫”或“任何溫度”)。
②一定條件下進(jìn)行反應(yīng)ⅲ制備甲醇,測得CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度(T)、起始投料比(m)的關(guān)系如圖所示。
關(guān)系如圖所示。
下列描述正確的是 ACAC(填字母)。
A.若m=n(CO2)n(H2),則m3>m2>m1
B.在T1前,v正>v逆,在T2時,v正<v逆
C.若m2=n(CO2)n(H2)=13,則a點(diǎn)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率等于H2的平衡轉(zhuǎn)化率
D.若反應(yīng)一段時間后CH3OH(g)和H2O(g)的體積分?jǐn)?shù)相同可判斷上述反應(yīng)達(dá)平衡
(2)合成二甲醚(CH3OCH3)。涉及以下主要反應(yīng):
反應(yīng)iv.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH4>0
反應(yīng)v.2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH5<0
恒壓條件下,CO2、H2起始量相等時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OCH3的選擇性隨溫度變化如圖。已知:CH3OCH3的選擇性=2n(CH3OCH3)生成n(CO2)消耗×100%
①300℃時,通入CO2、H2各1mol,平衡時CH3OCH3的選擇性、CO2的平衡轉(zhuǎn)化率均為30%,則平衡時生成CH3OCH3的物質(zhì)的量為 0.0450.045mol,此溫度下反應(yīng)iv的平衡常數(shù)K=0.200.20(保留2個有效數(shù)字)。
②溫度高于300℃,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是 升高溫度,反應(yīng)ⅳ正向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,反應(yīng)ⅴ逆向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,300℃后升溫,反應(yīng)ⅳ中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大的幅度大于反應(yīng)ⅴ的減小幅度升高溫度,反應(yīng)ⅳ正向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,反應(yīng)ⅴ逆向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,300℃后升溫,反應(yīng)ⅳ中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大的幅度大于反應(yīng)ⅴ的減小幅度。
③220℃時,CO2和H2反應(yīng)一段時間后,測得A點(diǎn)CH3OCH3的選擇性為48%,不改變反應(yīng)時間和溫度及投料比,能提高CH3OCH3的選擇性的措施有 增大壓強(qiáng)(或使用對反應(yīng)ⅴ催化活性更高的催化劑)增大壓強(qiáng)(或使用對反應(yīng)ⅴ催化活性更高的催化劑)(任寫一種)。
n
(
C
O
2
)
n
(
H
2
)
n
(
C
O
2
)
n
(
H
2
)
=
1
3
2
n
(
C
H
3
OC
H
3
)
生成
n
(
C
O
2
)
消耗
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計算;化學(xué)平衡的影響因素.
【答案】-49kJ?mol-1;低溫;AC;0.045;0.20;升高溫度,反應(yīng)ⅳ正向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,反應(yīng)ⅴ逆向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,300℃后升溫,反應(yīng)ⅳ中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大的幅度大于反應(yīng)ⅴ的減小幅度;增大壓強(qiáng)(或使用對反應(yīng)ⅴ催化活性更高的催化劑)
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/7/7 8:0:9組卷:37引用:5難度:0.5
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(2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
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②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強(qiáng)
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