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CO2是一种丰富的碳资源,将其转化为高附加值化学品以实现资源利用是科研工作者的研究热点之一。回答下列问题:
(1)①合成CH3OH。在200~250℃的CO2加氢反应器中,主要反应有:
反应ⅰ:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH1=-90kJ⋅mol-1
反应ⅱ:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH2=+41kJ⋅mol-1
反应ⅲ:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3。ΔH3=
-49kJ⋅mol-1
-49kJ⋅mol-1
,反应ⅲ能够自发进行的条件是
低温
低温
(填“低温”“高温”或“任何温度”)。
②一定条件下进行反应ⅲ制备甲醇,测得CO2的转化率与温度(T)、起始投料比(m)的关系如图所示。
关系如图所示。

下列描述正确的是
AC
AC
(填字母)。
A.若m=
n
C
O
2
n
H
2
,则m3>m2>m1
B.在T1前,v>v,在T2时,v<v
C.若m2=
n
C
O
2
n
H
2
=
1
3
,则a点CO2的平衡转化率等于H2的平衡转化率
D.若反应一段时间后CH3OH(g)和H2O(g)的体积分数相同可判断上述反应达平衡
(2)合成二甲醚(CH3OCH3)。涉及以下主要反应:
反应iv.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH4>0
反应v.2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH5<0
恒压条件下,CO2、H2起始量相等时,CO2的平衡转化率和CH3OCH3的选择性随温度变化如图。已知:CH3OCH3的选择性=
2
n
C
H
3
OC
H
3
生成
n
C
O
2
消耗
×100%

①300℃时,通入CO2、H2各1mol,平衡时CH3OCH3的选择性、CO2的平衡转化率均为30%,则平衡时生成CH3OCH3的物质的量为
0.045
0.045
mol,此温度下反应iv的平衡常数K=
0.20
0.20
(保留2个有效数字)。
②温度高于300℃,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
升高温度,反应ⅳ正向移动,CO2的平衡转化率增大,反应ⅴ逆向移动,CO2的平衡转化率减小,300℃后升温,反应ⅳ中CO2的平衡转化率增大的幅度大于反应ⅴ的减小幅度
升高温度,反应ⅳ正向移动,CO2的平衡转化率增大,反应ⅴ逆向移动,CO2的平衡转化率减小,300℃后升温,反应ⅳ中CO2的平衡转化率增大的幅度大于反应ⅴ的减小幅度

③220℃时,CO2和H2反应一段时间后,测得A点CH3OCH3的选择性为48%,不改变反应时间和温度及投料比,能提高CH3OCH3的选择性的措施有
增大压强(或使用对反应ⅴ催化活性更高的催化剂)
增大压强(或使用对反应ⅴ催化活性更高的催化剂)
(任写一种)。

【答案】-49kJ⋅mol-1;低温;AC;0.045;0.20;升高温度,反应ⅳ正向移动,CO2的平衡转化率增大,反应ⅴ逆向移动,CO2的平衡转化率减小,300℃后升温,反应ⅳ中CO2的平衡转化率增大的幅度大于反应ⅴ的减小幅度;增大压强(或使用对反应ⅴ催化活性更高的催化剂)
【解答】
【点评】
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发布:2024/7/7 8:0:9组卷:37引用:5难度:0.5
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    kJ•mol-1
    (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
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    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
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
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    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
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    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3
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