二氧化碳催化加氫制甲醇,不僅有利于減少溫室氣體二氧化碳,而且還可以獲得大量的重要有機化工原料甲醇。回答下列問題:
(1)二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),
該反應(yīng)一般認為通過如下步驟來實現(xiàn):
ⅰ.CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H1=+41 kJ?mol-1
ⅱ.CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H2=-90 kJ?mol-1
①則總反應(yīng)的ΔH=-49-49kJ/mol;該反應(yīng)應(yīng)選擇 低溫低溫高效催化劑(填“高溫”或“低溫”)。
②上述總反應(yīng)在容積不變的密閉容器進行,在t0時達到平衡,當(dāng)其他條件不變時,改變某一條件,關(guān)于下列圖像的描述,說法錯誤的是 BCBC。
A.圖甲表示t0時升高溫度對反應(yīng)速率的影響
B.圖乙表示t0時加壓或催化劑對反應(yīng)速率的影響
C.圖丙表示t0時分離出甲醇對反應(yīng)速率的影響
D.圖丙表示t0時增加水蒸氣的物質(zhì)的量對反應(yīng)速率的影響
(2)若T1℃時將6molCO2和8molH2充入2L密閉容器中發(fā)生上述合成總反應(yīng),初始壓強為p0kPa,測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖1中狀態(tài)Ⅰ。圖中數(shù)據(jù)A(1,6)代表在1min時H2的物質(zhì)的量是6mol。
①T1℃時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=492p20492p20(對于氣相反應(yīng),用某組分B的平衡壓強p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù),記作Kp,如p(B)=p?x(B),p為平衡總壓強,x(B)為平衡體系中B的物質(zhì)的量分數(shù))。
②其他條件不變,僅改變某一條件后,測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖狀態(tài)Ⅱ、狀態(tài)Ⅲ所示。則狀態(tài)Ⅲ改變的條件可能是 升高溫度升高溫度。
③上述反應(yīng)(狀態(tài)Ⅰ)達到平衡后,保持其他條件不變,在t1時刻迅速將容器體積壓縮至1L,請在圖2中畫出t1時刻后c(H2)的變化趨勢圖。
(3)合成總反應(yīng)在起始物n(H2)/n(CO2)=3時,在不同條件下達到平衡,設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)為x(CH3OH),在t=250℃下的x(CH3OH)~p圖和在p=5×105Pa下的x(CH3OH)~t圖如圖3所示,請回答下列問題:
①圖中對應(yīng)等壓過程的曲線是 bb,判斷理由是 該反應(yīng)放熱,升高溫度,平衡逆移,甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)減小該反應(yīng)放熱,升高溫度,平衡逆移,甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)減小。
②當(dāng)x(CH3OH)=0.10時,CO2平衡轉(zhuǎn)化率a=33.3%33.3%(保留一位小數(shù))。
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【答案】-49;低溫;BC;;升高溫度;;b;該反應(yīng)放熱,升高溫度,平衡逆移,甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)減小;33.3%
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【解答】
【點評】
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