甲醇是重要的化工原料,合成甲醇和利用甲醇的研究和探索,在国际上一直受到重视。工业上常利用CO2和H2为原料合成甲醇,再利用甲醇生产丙烯。回答下列问题:
(1)①常温下,H2和甲醇的燃烧热分别为285.8kJ•mol-1和726.4kJ•mol-1,1mol甲醇汽化需要吸收82.0kJ的热量,则CO2和H2在Cu/ZnO催化作用下合成气态甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(1)△H=-49-49kJ•mol-1。
②上述反应分两步进行:
第一步 Cu/ZnO+H2=Cu/Zn*+H2OCu/ZnO+H2=Cu/Zn*+H2O(写化学方程式)△H>0;
第二步Cu/Zn*+2H2+CO2=Cu/ZnO*+CH3OH△H<0。
③第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间,由此推知以下能正确表示Cu/ZnO催化CO2和H2合成甲醇反应过程的示意图为 cc。
a.b.
c.
d.
(2)工业上用CO2和H2催化合成甲醇存在如下反应:
主反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H<0
副反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H>0
一定条件下,在装有催化剂的密闭容器中投入amolCO2和3amolH2,发生上述合成反应。
①在相同时间内,测得甲醇产率与温度的关系如图所示。图中490K之后,甲醇的产率随温度的升高而减小的原因可能是 升高温度,反应逆向移动;催化剂的活性降低升高温度,反应逆向移动;催化剂的活性降低。

②某温度下,达平衡时容器中CH3OH的物质的量为cmol,CO的物质的量为dmol。则此条件下CO2的转化率为 c+da×100%c+da×100%(列式表示,下同);此条件下副反应的平衡常数为 d(c+d)(a-c-d)(3a-3c-d)d(c+d)(a-c-d)(3a-3c-d)。
③关于主反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,已知该反应的v正=k正⋅c(CO2)c3(H2),v逆=k逆c(CH3OH)c(H2O)(k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数)。该反应的lg1k正、lg1k逆随温度变化的曲线如图所示,则 mm表示lg1k正随温度变化的曲线。

c
+
d
a
c
+
d
a
d
(
c
+
d
)
(
a
-
c
-
d
)
(
3
a
-
3
c
-
d
)
d
(
c
+
d
)
(
a
-
c
-
d
)
(
3
a
-
3
c
-
d
)
1
k
正
1
k
逆
1
k
正
【答案】-49;Cu/ZnO+H2=Cu/Zn*+H2O;c;升高温度,反应逆向移动;催化剂的活性降低;×100%;;m
c
+
d
a
d
(
c
+
d
)
(
a
-
c
-
d
)
(
3
a
-
3
c
-
d
)
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:34引用:1难度:0.5
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