氢能是绿色绿源。甲醇和水蒸气在Cu/ZnO/Al2O3催化剂下发生重整制氢反应:
反应i:CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g)ΔH1=+49.5kJ•mol-1
温度过高时,会发生以下副反应:
反应ii:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2
反应iii:CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g)ΔH3=+90.4kJ•mol-1
(1)ΔH2=+40.9+40.9kJ•mol-1。反应ii在温度过高时才能发生,说明该反应ΔS >>0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)对于反应i的说法正确的是 BDBD。
A.正反应的活化能比逆反应的活化能低
B.恒压条件下充入Ne,有利于提高甲醇平衡转化率
C.催化剂利于平衡正向移动,使其平衡常数增大
D.当混合体系平均相对分子质量恒定时,反应达到平衡状态
(3)恒容条件下,水醇比[n(水):n(甲醇)]分别为a、b、c时,平衡时CH3OH的转化率随温度变化情况如图1所示。则a、b、c由大到小顺序为 a>b>ca>b>c。

(4)研究发现,T1=200℃下,按一定的水醇比、一定质量的Cu/ZnO/Al2O3催化剂作用下,只发生反应i。将原料按不同流速通过装有催化剂的装置(如图2),测得甲醇转化率与WF(催化剂质量与通入原料的流速之比)关系如图3。

①AB段CH3OH转化率随着EF的增大而升高的原因是 AB段未达到平衡,由A到B气体流速减慢,向右反应程度更大AB段未达到平衡,由A到B气体流速减慢,向右反应程度更大。比较B、C两点CH3OH的反应速率大小:vB<<vC(填“>”、“<”或“=”)。
②若要使甲醇的转化率大于c%,可采取的措施是 提高温度高于200℃或提高水醇比提高温度高于200℃或提高水醇比(任写出一种即可)。
(5)220℃,向恒容密闭容器中按n(水):n(甲醇)=1:1通入原料,起始总压为pkPa,发生反应i和ii(该温度下,反应iii未发生)。平衡时,测得CO分压为akPa,H2体积分数为CO的50倍。求220℃下反应达平衡时水和醇的物质的量之比[即n(水):n(甲醇)]=0.5P-16a0.5P-17a0.5P-16a0.5P-17a。
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【答案】+40.9;>;BD;a>b>c;AB段未达到平衡,由A到B气体流速减慢,向右反应程度更大;<;提高温度高于200℃或提高水醇比;
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【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:28引用:1难度:0.3
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发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6 -
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