减少CO2排放,提高CO2综合利用具有重要意义。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.6kJ•mol-1
反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)⇌2CH3OH(g) ΔH2=+23.4kJ•mol-1
反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH3
(1)ΔH3=−122.6−122.6kJ•mol-1。
(2)在一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应Ⅰ,下列能表明反应已达到化学平衡状态的有 BB(填字母)。
A.混合气体的密度不再变化
B.气体的压强不再变化
C.CH3OH的体积分数不再变化
D.n(CO2):n(H2):n(H2O):n(CH3OH)=1:3:1:1
(3)反应Ⅱ在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下,在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻时测得各组分浓度如下:
物 质 | CH3OCH3(g) | H2O(g) | CH3OH(g) |
浓度/(mol•L-1) | 1.8 | 1.8 | 0.4 |
>
>
v逆(填“>”、“<”或“=”),当反应达到平衡状态时,混合气体中CH3OH的体积分数=10%
10%
。(4)在某压强下,反应Ⅲ在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下,将6molCO2和12molH2充入2L的密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率v(CO2)=
0.36mol•L-1•min-1
0.36mol•L-1•min-1
;KA、KB、KC三者之间的大小关系为 KA=KC>KB
KA=KC>KB
。
(5)恒压下将CO2和H2按体积比为1:3混合,在某催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅲ,在相同的时间段内CO2转化率和CH3OH的选择性随温度的变化如下表所示。
其中CH3OH的选择性=
C
H
3
OH
的物质的量
反应的
C
O
2
的物质的量
温度 | 210℃ | 230℃ | 250℃ | 270℃ | 290℃ |
CO2的转化率 | 18% | 48% | 40% | 32% | 30% |
CH3OH的选择性 | 40% | 25% | 22.5% | 20% | 16% |
12%
12%
。【答案】−122.6;B;>;10%;0.36mol•L-1•min-1;KA=KC>KB;12%
【解答】
【点评】
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发布:2024/10/14 1:0:1组卷:9引用:1难度:0.5
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(2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
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