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甲醇是重要的化工原料，也是重要的能源物質，可發(fā)展替代傳統(tǒng)化石燃料。開發(fā)CO2加氫制甲醇技術既能解決溫室效應等環(huán)境問題，又能有效提高資源的利用率。回答下列問題：
（1）CO2加氫分別生成甲醇和CO是最重要的兩個基本反應，其反應如下：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-49.6kJ?mol-1①
CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2=+41.2kJ?mol-1②
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH3③
則反應③的ΔH3=
-90.8
-90.8
kJ?mol-1。
（2）CO2加氫生成甲醇適宜在
低溫、高壓
低溫、高壓
（填“低溫”“高溫”“高壓”“低壓”，可多選）條件下進行，在實際生產過程中，通常會在原料氣里摻一些CO，請從平衡移動角度分析原因：
加入一定量CO，使反應CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）逆向進行，提高生成CH3OH的選擇性
加入一定量CO，使反應CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）逆向進行，提高生成CH3OH的選擇性
。
（3）在一恒溫、容積可變的密閉容器中，充入1molCO2與3molH2發(fā)生反應：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），CO2在溫度T下的平衡轉化率與總壓強的關系如圖1所示，圖中M點時CH3OH的物質的量分數(shù)為
16.7%
16.7%
，該反應的壓強平衡常數(shù)為Kp=
5.33×10-4
5.33×10-4
（atm）-2（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數(shù)）。
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（4）CO2也可以通過電化學方法轉化為CH3OH，裝置如圖2所示。陰極的電極反應式為
CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
，若外接電源為鉛蓄電池，鉛蓄電池正極質量增加32g時，則標準狀況下陽極生成
5.6
5.6
LO2。

【答案】-90.8；低溫、高壓；加入一定量CO，使反應CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）逆向進行，提高生成CH3OH的選擇性；16.7%；5.33×10-4；CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O；5.6
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優(yōu)網所有，未經書面同意，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：26引用：3難度：0.6
相似題

  • 1．甲醇CH3OH是一種重要的化工原料，在生產中有著廣泛的應用。
    （1）已知
    甲醉脫水反應Ⅰ2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應Ⅱ2CH3OH（g）═C2H4（g）+2H2O（g）△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構化反應ⅢC2H5OH（g）═CH3OCH3（g）△H3=+50.7kJ?mol-1
    ①屬于吸熱反應的是
     
    （填羅馬數(shù)字）。
    ②反應Ⅰ中，反應物具有的總能量
     
    （填“大于”“等于”或“小于”）生成物具有的總能量。
    ③反應Ⅱ的△S
     
    0（填“＞”或“=”或者“＜”），該反應
     
    在任意溫度下自發(fā)（填“能或“不能”）。
    ④則乙烯氣相直接水合反應
    C2H4（g）+H2O（g）═C2H5OH（g）的△H=
     
    kJ?mol-1。
    （2）合成CH3OH的一種反應為：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）。一定條件下，將1molCO和2molH2在1L容器中發(fā)生上述反應。經過2 min反應生成了amolCH3OH（反應前后體積不變）
    ①此時CO的濃度為
     
    mol/L。
    ②2min內用H2表示該反應的速率為v（H2）=
     
    mol（L?min）。
    ③升高溫度，反應的平衡常數(shù)K減小，則該反應為
     
    （填“吸熱反應”或“放熱反應”）。
    一定能說明該反應達到平衡的標志是
     
    。
    A.CO、C2H5OH的濃度相等
    B.2v（CO）=v（H2）
    C.混合氣體的密度保持不變
    D.混合氣體的平均摩爾質量不再改變

    發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：7引用：1難度：0.5

  • 2．（1）已知：
    甲醇脫水反應   2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應  2CH3OH（g）═C2H4 （g）+2H2O（g）△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構化反應  C2H5OH （g）═CH3OCH3（g）△H3=+50.7kJ?mol-1
    則乙烯氣相直接水合反應的熱化學方程式為：
     
    。
    （2）如圖為乙烯氣相直接水合法制備乙醇中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系（其中n（H2O）：n（C2H4）=1：1）。
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    若p2=8.0MPa,列式計算A點的平衡常數(shù)Kp=
     
    （用平衡分壓代替平衡濃度計算；分壓=總壓×物質的量分數(shù)；結果保留到小數(shù)點后兩位）；
    （3）以乙烯為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極）。
    ①若KOH溶液足量，則負極的電極反應式
     
    。
    ②若電解質溶液中KOH的物質的量為0.75mol,當有0.25mol乙烯參與反應時（假設電解質溶液體積變化忽略不計），則反應后電解質溶液中各種離子的物質的量濃度由大到小的順序是
     
    。

    發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：21引用：1難度：0.6

  • 3．（1）煤氣化制合成氣（CO 和 H2）
    已知：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H1=131.3 kJ?mol-1
    C（s）+2H2 O（g）═CO2（g）+2H2（g）△H2=90 kJ?mol-1
    則一氧化碳與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是
     

    （1）由合成氣制甲醇
    合成氣 CO 和H2 在一定條件下能發(fā)生反應：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0。
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    ①在容積均為 V L 的甲、乙、丙、丁四個密閉容器中分別充入 a mol CO 和 2a mol H2，四個容器的反應溫度分別為 T1、T2、T3、T4 且恒定不變。在其他條件相同的情況下，實驗測得反應進行到 t min 時H2 的體積分數(shù)如圖1所示，則T3 溫度下的化學平衡常數(shù)為
     
    （用 a、V 表示）
    ②如圖2反映的是在T3 溫度下，反應進行 t min 后甲醇的體積分數(shù)與反應物初始投料比
    c
    （
    CO
    ）
    c
    （
    H
    2
    ）
      的關系，請畫出T4 溫度下的變化趨勢曲線。
    ③在實際工業(yè)生產中，為測定恒溫恒壓條件下反應是否達到平衡狀態(tài)，可作
    為判斷依據(jù)的是
     

    A．管道內氣體密度保持不變B．CO 的體積分數(shù)保持不變
    C．氣體的平均相對分子質量保持不變D．c（H2）=2c（CH3OH）
    （3）由甲醇制烯烴
    主反應：2CH3OH?C2H4+2H2Oi；3CH3OH?C3H6+3H2Oii
    副反應：2CH3OH?CH3OCH3+H2Oiii
    某實驗室控制反應溫度為 400℃，在相同的反應體系中分別填裝等量的兩種催化劑（Cat.1 和 Cat.2），以恒定的流速通入 CH3OH，在相同的壓強下進行甲醇制烯烴的對比研究，得到如圖3實驗數(shù)據(jù)（選擇性：轉化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比）
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    由圖象可知，使用 Cat.2 反應 2 h 后甲醇的轉化率與乙烯和丙烯的選擇性均明顯下降，可能的原因是（結合碰撞理論解釋）
     

    發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：43引用：2難度：0.3
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