甲醇制烯烴(MTO)是煤制烯烴工藝路線的核心技術(shù)。煤制烯烴主要包括煤的氣化、液化、烯烴化三個階段。
(1)煤的液化發(fā)生的主要反應(yīng)之一為2H2(g)+CO(g)═CH3OH (g)△H=akJ?mol-1,在不同溫度下,K(500℃)=2.5L2?mol-2,K(700℃)=0.2L2?mol-2。
①△H
<
<
0(填“>”、“<”、“=”)。
②若反應(yīng)在容積為2L的密閉容器中進行,500℃測得某一時刻體系內(nèi)H2、CO、CH3OH物質(zhì)的量分別為2 mol、1 mol、3mol,則此時生成CH3OH的速率<
<
消耗CH3OH的速率(填“>”、“<”、“=”)。
(2)通過研究外界條件對反應(yīng)的影響,盡可能提高甲醇生成乙烯或丙烯的產(chǎn)率。
甲醇制烯烴的主要反應(yīng)有:
i 2CH3OH(g)═C2H4(g)+2H2O(g)△H1=-20.9kJ?mol-1
ii 3CH3OH(g)═C3H6(g)+3H2O(g)△H2=-98.1kJ?mol-1
iii 4CH3OH(g)═C4H8(g)+4H2O(g)△H3=-118.1kJ?mol-1
①C3H6轉(zhuǎn)化為C2H4的熱化學(xué)方程式為iv:2C3H6(g)?3C2H4 (g)△H4=+133.5kJ/mol
+133.5kJ/mol
。
②加入N2作為稀釋劑,反應(yīng)i中C2H4的產(chǎn)率將增大
增大
(增大、減小、不變)。
(3)為研究不同條件對反應(yīng)的影響,測得不同溫度下平衡時C2H4、C3H6和C4H8的物質(zhì)的量分數(shù)變化,如圖所示:
①隨著溫度的升高,C3H6的物質(zhì)的量分數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。溫度高于400℃時,原因是升高溫度,有利于反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,C3H6的物質(zhì)的量分數(shù)減小
升高溫度,有利于反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,C3H6的物質(zhì)的量分數(shù)減小
;當(dāng)溫度低于400℃時,原因是升高溫度促使化學(xué)反應(yīng)速率增大,單位時間內(nèi)產(chǎn)生更多的C3H6,提高了C3H6的產(chǎn)率
升高溫度促使化學(xué)反應(yīng)速率增大,單位時間內(nèi)產(chǎn)生更多的C3H6,提高了C3H6的產(chǎn)率
。
②體系總壓為0.1MPa,400℃時反應(yīng)iv的平衡常數(shù)Kp=(列式計算,用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。
③為了獲得更高的C2H4在產(chǎn)物中的比例,控制的條件較適宜的是B、C
B、C
。
A.較低溫度 B.較高溫度 C.增加水醇比 D.降低水醇比【答案】<;<;+133.5kJ/mol;增大;升高溫度,有利于反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,C
3H
6的物質(zhì)的量分數(shù)減??;升高溫度促使化學(xué)反應(yīng)速率增大,單位時間內(nèi)產(chǎn)生更多的C
3H
6,提高了C
3H
6的產(chǎn)率;
=0.001;B、C