(14分)研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
(1)工业上常用CO和H2反应合成二甲醚。
已知:①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H1=-90.8kJ•mol-1
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.48kJ•mol-1
③CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H3=-40.98kJ•mol-1
请写出CO与H2合成二甲醚同时生成CO2的热化学方程式 3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.9kJ/mol3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.9kJ/mol。
(2)工业上还可以用CO2和H2反应合成二甲醚,其热化学方程式为6H2(g)+2CO2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-130.88kJ•mol-1。
①一定条件下,上述合成二甲醚的反应达到平衡状态后,若改变反应的某一个条件,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是 AA(填标号)。
A.逆反应的速率先增大后减小
B.CO2的转化率增大
C.反应物的体积百分含量减小
D.容器中的n(CO2)/n(H2)变小
②在某压强下,上述合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时CO2的平衡转化率如图1所示。T1温度下将6mol CO2和12mol H2充入容积为2L的恒容密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=0.18mol/(L•min)0.18mol/(L•min);A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC之间的大小关系为 KA=KC>KBKA=KC>KB。

(3)工业上用反应CH3OH(g)催化剂△CO(g)+2H2(g)来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟研究了钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程,如图为计算机模拟的各步反应的相对能量示意图,其中吸附在钯基催化剂表面上的物质用*标注。

①该历程中整个反应的快慢主要由步骤 kk(用图中字母表示)决定;活化能最小的化学方程式为 CH2O*+2H*=CHO*+3H*CH2O*+2H*=CHO*+3H*。
②353K时,在刚性容器中充入CH3OH(g),发生反应CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g)。体系的压强p随时间t的变化如表所示。
催化剂
△
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | ∞ |
p/kPa | 101.2 | 107.4 | 112.6 | 116.4 | 118.6 | 121.2 |
43.9
43.9
(kPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。若升高反应温度至373K,则CH3OH(g)分解后体系压强P∞(373K) 大于
大于
121.2kPa(填“大于”“等于”或“小于”)。【答案】3CO(g)+3H2(g)⇌CH3OCH3(g)+CO2(g)△H=-245.9kJ/mol;A;0.18mol/(L•min);KA=KC>KB;k;CH2O*+2H*=CHO*+3H*;43.9;大于
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:106引用:1难度:0.5
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②以下有关说法正确的是
a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
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