甲醇是一种重要的有机化工原料,在工业上有着重要的用途。
(1)二氧化碳催化加氢制甲醇反应的化学方程式为3H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CH3OH(g)。在2L恒容密闭容器中加入4molH2和1molCO2在一定条件下发生上述反应,10min时剩余1.6molH2,此时CO2的转化率为 80%80%,用CH3OH表示10min内的化学反应速率为 0.04mol•L-1•min-10.04mol•L-1•min-1,增加该反应中活化分子百分数的方法有 升高温度升高温度、采用更高效的催化剂采用更高效的催化剂(答两点)。
(2)若在催化剂a或b存在下,CO2和H2能同时发生两个反应:①3H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CH3OH(g),②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)。在控制CO2和H2初始投料比n(CO2)n(H2),为1:2.2,相同压强下,经过相同反应时间测得的实验数据如下(甲醇选择性指转化的CO2中生成甲醇的百分比):
n
(
C
O
2
)
n
(
H
2
)
实验编号 | T/K | 催化剂 | CO2转化率(%) | 甲醇选择性(%) |
1 | 543 | 催化剂a | 12.3 | 42.3 |
2 | 543 | 催化剂b | 10.9 | 72.7 |
3 | 553 | 催化剂a | 15.3 | 39.1 |
4 | 553 | 催化剂b | 12.0 | 71.6 |
反应未达到平衡,不同的催化剂对反应①的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响
反应未达到平衡,不同的催化剂对反应①的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响
。②553K下,反应①在无催化剂、催化剂a和催化剂b三种情况下,活化能最小的是
催化剂b
催化剂b
。(3)工业上常用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH<0。若在450℃和1.01×106Pa时,向某密闭容器中通入1molCO和3molH2,充分反应后CO的转化率达到95%,若其他条件相同时,改为通入1molH2和1molCH3OH,则CH3OH的平衡转化率为
5%
5%
;工业实际生产时,采用图中M点对应的反应条件,而不是N点,请说明选择的理由:M点温度较高,反应速率较快,CO的平衡转化率与N点相差不大,压强为常压,对设备要求不高,更经济
M点温度较高,反应速率较快,CO的平衡转化率与N点相差不大,压强为常压,对设备要求不高,更经济
。
【答案】80%;0.04mol•L-1•min-1;升高温度;采用更高效的催化剂;反应未达到平衡,不同的催化剂对反应①的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响;催化剂b;5%;M点温度较高,反应速率较快,CO的平衡转化率与N点相差不大,压强为常压,对设备要求不高,更经济
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:41引用:1难度:0.9
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