甲醇是一种重要的有机原料,在催化剂的作用下,CO和H2反应可生成甲醇(CH3OH)和副产物CH4,热化学方程式如下:
反应①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH1=-90.0kJ/mol
反应②CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)ΔH2
反应③CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)ΔH3=+125.0kJ/mol
反应④CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH4=-25.0kJ/mol
K1、K2、K3、K4分别表示反应①、②、③、④的平衡常数。
回答下列问题:
(1)反应②的平衡常数的表达式为K2=c(CH4)c(H2O)c(CO)c3(H2)c(CH4)c(H2O)c(CO)c3(H2),K2与K3和K4的关系为K2=K4K3K4K3,ΔH2=-150.0-150.0kJ/mol。
(2)为探究不同催化剂对CO和H2生成CH3OH的的选择性效果,某实验室控制CO和H2的初始投料比为1:3进行实验,得到如下数据表和图:
c
(
C
H
4
)
c
(
H
2
O
)
c
(
CO
)
c
3
(
H
2
)
c
(
C
H
4
)
c
(
H
2
O
)
c
(
CO
)
c
3
(
H
2
)
K
4
K
3
K
4
K
3
T/K | 时间/min | 催化剂种类 | 甲醇的含量(%) |
450 | 10 | CuO-ZnO | 78 |
450 | 10 | CuO-ZnO-ZrO2 | 88 |
450 | 10 | ZnO-ZrO2 | 46 |
CuO-ZnO-ZrO2
CuO-ZnO-ZrO2
;如图是CO的转化率α(CO)与温度的关系,且最高转化率对应温度为T1,则a、b、c、d四点对应α(CO)是该温度下的CO平衡转化率的有 c、d
c、d
。②有利于提高CO转化为CH3OH的平衡转化率的措施有
BD
BD
。A.使用催化剂CuO-ZnO-ZrO2
B.适当降低反应温度
C.增大CO和H2的初始投料比
D.恒容下,再充入amolCO和3amolH2
(3)已知1000℃,反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)K4=1.0该温度下,在某时刻体系中CO、H2O、CO2、H2的浓度分别为3mol•L-1、1mol•L-1、4mol•L-1、2mol•L-1,则此时上述反应的v正(CO)
<
<
v逆(CO)(填“<”,“=”或“>”),再次达到平衡时c(CO)=3.5
3.5
mol•L-1。【答案】;;-150.0;CuO-ZnO-ZrO2;c、d;BD;<;3.5
c
(
C
H
4
)
c
(
H
2
O
)
c
(
CO
)
c
3
(
H
2
)
K
4
K
3
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:14引用:2难度:0.6
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(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
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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
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