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CO2催化加氫合成二甲醚是CO2資源化利用的有效途徑之一,合成二甲醚的總反應可表示為:總反應:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH,K(表示平衡常數(shù),下同)
該反應可通過如下步驟來實現(xiàn):
反應Ⅰ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1,K1
反應Ⅱ:2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2,K2
請回答:
(1)ΔH=
2ΔH1+ΔH2
2ΔH1+ΔH2
(用ΔH1,ΔH2表示),K=
K
2
1
×K2
K
2
1
×K2
(用K1,K2表示)。
(2)3.0MPa、
[
n
H
2
n
C
O
2
]
=4的條件下,平衡時CO2轉(zhuǎn)化率和CH3OCH3的選擇性隨溫度變化如圖1所示。其中:CH3OCH3的選擇性=
2
[
n
C
H
3
OC
H
3
平衡
-
n
C
H
3
OC
H
3
初始
]
n
C
O
2
,
轉(zhuǎn)化
×100%。
菁優(yōu)網(wǎng)
①下列說法正確的是
AB
AB
。
A.ΔH<0、ΔH1>0、ΔH2<0
B.若反應在恒容密閉容器中進行,當體系壓強不再變化,則反應Ⅰ、Ⅱ均達到平衡狀態(tài)
C.提高氫碳比
[
n
H
2
n
C
O
2
]
,平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3的選擇性減小
②360℃時,不考慮其他副反應,反應Ⅰ的平衡常數(shù)K1
0.052
0.052
。
③3.0MPa、
n
H
2
n
C
O
2
=4的條件下,CO2催化加氫反應一段時間,不同溫度下CO2實際轉(zhuǎn)化率和CH3OCH3實際選擇性數(shù)據(jù)如表:
溫度/℃ 220 240 260 280 300
CO2實際轉(zhuǎn)化率% 7.6 12.4 14.8 18.6 22.9
二甲醚實際選擇性% 68.7 77.2 61.0 41.5 27.5
該體系合成二甲醚的最佳反應溫度為
240℃
240℃
。
④由上表數(shù)據(jù)可知,240~300℃二甲醚的實際選擇性逐漸減小,從化學反應速率角度分析原因
在催化劑作用下,隨著溫度升高,反應Ⅰ速率加快的程度比反應Ⅱ大,故二甲醚的實際選擇性逐漸減小
在催化劑作用下,隨著溫度升高,反應Ⅰ速率加快的程度比反應Ⅱ大,故二甲醚的實際選擇性逐漸減小
。
(3)250℃、3.0MPa、
n
H
2
n
C
O
2
=4,平衡時CO2轉(zhuǎn)化率和CH3OCH3的收率與進料氣中CO體積分數(shù)(φ/%)有關,其變化如圖2所示,其中:
CH3OCH3的收率=
2
[
n
C
H
3
OC
H
3
,
平衡
-
n
C
H
3
OC
H
3
,
初始
]
n
C
O
2
,
轉(zhuǎn)化
×100%
CO的收率=
n
CO
,
平衡
-
n
CO
初始
n
C
O
2
,
轉(zhuǎn)化
×100%
請在圖2中選出φ在0~14%之間CO平衡收率的變化趨勢
a
a
(填“a”或“b”或“c”)。
菁優(yōu)網(wǎng)

【答案】2ΔH1+ΔH2;
K
2
1
×K2;AB;0.052;240℃;在催化劑作用下,隨著溫度升高,反應Ⅰ速率加快的程度比反應Ⅱ大,故二甲醚的實際選擇性逐漸減小;a
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/7/18 8:0:9組卷:77引用:2難度:0.5
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關系如圖所示。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    ①T℃時,向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進行計算)Pa2
    ②若只改變一個反應條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標號)。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應式為
     
    ,一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     
    。

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應:3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (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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