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CO2催化加氢合成二甲醚是CO2资源化利用的有效途径之一,合成二甲醚的总反应可表示为:总反应:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH,K(表示平衡常数,下同)
该反应可通过如下步骤来实现:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH1,K1
反应Ⅱ:2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2,K2
请回答:
(1)ΔH=
2ΔH1+ΔH2
2ΔH1+ΔH2
(用ΔH1,ΔH2表示),K=
K
2
1
×K2
K
2
1
×K2
(用K1,K2表示)。
(2)3.0MPa、
[
n
H
2
n
C
O
2
]
=4的条件下,平衡时CO2转化率和CH3OCH3的选择性随温度变化如图1所示。其中:CH3OCH3的选择性=
2
[
n
C
H
3
OC
H
3
平衡
-
n
C
H
3
OC
H
3
初始
]
n
C
O
2
转化
×100%。

①下列说法正确的是
AB
AB

A.ΔH<0、ΔH1>0、ΔH2<0
B.若反应在恒容密闭容器中进行,当体系压强不再变化,则反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡状态
C.提高氢碳比
[
n
H
2
n
C
O
2
]
,平衡时CO2的转化率增大,CH3OCH3的选择性减小
②360℃时,不考虑其他副反应,反应Ⅰ的平衡常数K1
0.052
0.052

③3.0MPa、
n
H
2
n
C
O
2
=4的条件下,CO2催化加氢反应一段时间,不同温度下CO2实际转化率和CH3OCH3实际选择性数据如表:
温度/℃ 220 240 260 280 300
CO2实际转化率% 7.6 12.4 14.8 18.6 22.9
二甲醚实际选择性% 68.7 77.2 61.0 41.5 27.5
该体系合成二甲醚的最佳反应温度为
240℃
240℃

④由上表数据可知,240~300℃二甲醚的实际选择性逐渐减小,从化学反应速率角度分析原因
在催化剂作用下,随着温度升高,反应Ⅰ速率加快的程度比反应Ⅱ大,故二甲醚的实际选择性逐渐减小
在催化剂作用下,随着温度升高,反应Ⅰ速率加快的程度比反应Ⅱ大,故二甲醚的实际选择性逐渐减小

(3)250℃、3.0MPa、
n
H
2
n
C
O
2
=4,平衡时CO2转化率和CH3OCH3的收率与进料气中CO体积分数(φ/%)有关,其变化如图2所示,其中:
CH3OCH3的收率=
2
[
n
C
H
3
OC
H
3
平衡
-
n
C
H
3
OC
H
3
初始
]
n
C
O
2
转化
×100%
CO的收率=
n
CO
平衡
-
n
CO
初始
n
C
O
2
转化
×100%
请在图2中选出φ在0∼14%之间CO平衡收率的变化趋势
a
a
(填“a”或“b”或“c”)。

【答案】2ΔH1+ΔH2
K
2
1
×K2;AB;0.052;240℃;在催化剂作用下,随着温度升高,反应Ⅰ速率加快的程度比反应Ⅱ大,故二甲醚的实际选择性逐渐减小;a
【解答】
【点评】
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发布:2024/7/18 8:0:9组卷:82引用:2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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    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    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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