近年来,我国大力加强温室气体CO2氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。在合适的催化剂作用下,二氧化碳可催化加氢制甲醇。
(1)已知:①CO2(g)+H2(g)高温催化剂H2O(g)+CO(g)△H1=+41.4kJ•mol-1
②CO(g)+2H2(g)高温催化剂CH2OH(g)△H2=-90.5kJ•mol-1
则反应③CO2(g)+3H2(g)高温催化剂CH3OH(g)+H2O(g)△H3=-49.1-49.1kJ•mol-1。
(2)若将物质的量之比为1:3的CO2(g)和H2(g)充入容积为1.0L的恒容密闭容器中发生反应③,不同压强下CO2转化率随温度的变化关系如图所示。

a.A、B两条曲线的压强分别为pA、pB,则pA>>(填“>”、“<“或“=”)pB;
b.在曲线A的条件下,起始充入CO2(g)和H2(g)的物质的量分别为1mol、3mol,且c点时K=300,则c点对应CO2转化率为 90%90%。
(3)在p=4,00MPa、原料气m(H2):m(CO2)=3:4,合适催化剂的条件下发生反应,温度对CO2转化率、CH3OH产率、CH3OH选择性的影响如图所示。已知:CH3OH选择性=CH3OH产率CO2转化率。

a.CO2转化率随温度升高而增大的原因可能是 反应①为吸热反应,温度升高不但能加快反应速率,而且有利于该反应正向进行反应①为吸热反应,温度升高不但能加快反应速率,而且有利于该反应正向进行。
b.CH3OH选择性随温度升高而减小的原因可能是 反应②(或反应③)为放热反应,而反应①为吸热反应,所以温度升高不利于CH3OH的合成,但有利于CO的生成,所以CH3OH产率降低反应②(或反应③)为放热反应,而反应①为吸热反应,所以温度升高不利于CH3OH的合成,但有利于CO的生成,所以CH3OH产率降低。
c.写出240°C时反应①的平衡常数的表达式:K=c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)K=c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)。
(4)除调控合适的温度外,使CH3OH选择性增大的方法有 增大压强或使用更高效的催化剂增大压强或使用更高效的催化剂。
高温
催化剂
高温
催化剂
高温
催化剂
C
H
3
OH
产率
C
O
2
转化率
c
(
CO
)
c
(
H
2
O
)
c
(
C
O
2
)
c
(
H
2
)
c
(
CO
)
c
(
H
2
O
)
c
(
C
O
2
)
c
(
H
2
)
【答案】-49.1;>;90%;反应①为吸热反应,温度升高不但能加快反应速率,而且有利于该反应正向进行;反应②(或反应③)为放热反应,而反应①为吸热反应,所以温度升高不利于CH3OH的合成,但有利于CO的生成,所以CH3OH产率降低;K=;增大压强或使用更高效的催化剂
c
(
CO
)
c
(
H
2
O
)
c
(
C
O
2
)
c
(
H
2
)
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:35引用:2难度:0.7
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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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①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
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