以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ、Ⅱ的1nK(K代表化学平衡洋数)随1T(温度的倒数)的变化如图1所示。据图判断,升高温度时,反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的化学平衡常数将 减小减小(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,若在恒温恒压下充入氦气,反应Ⅱ的平衡将 正向正向(填“正向”“逆向”或“不”)移动;若将反应体系体积压缩至原来一半,重新达到平衡时两反应所需时间tⅠ==tⅡ(填“>”“<”或“=”)。
(3)恒压条件下,将CO2和H2按体积比1:3混合,初始压强为P0,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图2所示。
已知:CH3OH的选择性=CH3OH的物质的量反应的CO2的物质的量×100%
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是 BDBD。
A.210℃
B.230℃
C.催化剂CZT
D.催化剂CZ(Zr-1)T
②在230℃以上,升高温度CO2的转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是 反应I是放热反应,230℃以后升高温度,平衡逆移使CH3OH的产率下降反应I是放热反应,230℃以后升高温度,平衡逆移使CH3OH的产率下降。
③已知反应Ⅱ的速率方程可表示为υ正=k正⋅p(CO2)•p(H2),υ逆=k逆⋅p(CO)⋅p(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,1gk与1T的关系如图3所示,①、②、③、④四条斜线中,表示1gk正的是 ④④;230℃下,图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a+1、a+0.48、a-0.48、a-1,达到平衡时,测得体系中3p(CO2)=2p(H2O),以物质的分压表示的反应I的平衡常数Kp1=243500p02243500p02。(已知:10-0.48=0.33,10-0.52=0.30)
1
T
C
H
3
OH
的物质的量
反应的
C
O
2
的物质的量
1
T
243
500
p
0
2
243
500
p
0
2
【答案】减小;正向;=;BD;反应I是放热反应,230℃以后升高温度,平衡逆移使CH3OH的产率下降;④;
243
500
p
0
2
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:30引用:3难度:0.6
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