以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2
回答下列問(wèn)題:
(1)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的1nK(K代表化學(xué)平衡洋數(shù))隨(溫度的倒數(shù))的變化如圖1所示。據(jù)圖判斷,升高溫度時(shí),反應(yīng)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的化學(xué)平衡常數(shù)將
減小
減小
(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后,若在恒溫恒壓下充入氦氣,反應(yīng)Ⅱ的平衡將 正向
正向
(填“正向”“逆向”或“不”)移動(dòng);若將反應(yīng)體系體積壓縮至原來(lái)一半,重新達(dá)到平衡時(shí)兩反應(yīng)所需時(shí)間tⅠ=
=
tⅡ(填“>”“<”或“=”)。
(3)恒壓條件下,將CO2和H2按體積比1:3混合,初始?jí)簭?qiáng)為P0,在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ,在相同的時(shí)間段內(nèi)CH3OH的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如圖2所示。
已知:CH3OH的選擇性=×100%
①在上述條件下合成甲醇的工業(yè)條件是 BD
BD
。
A.210℃
B.230℃
C.催化劑CZT
D.催化劑CZ(Zr-1)T
②在230℃以上,升高溫度CO2的轉(zhuǎn)化率增大,但甲醇的產(chǎn)率降低,原因是 反應(yīng)I是放熱反應(yīng),230℃以后升高溫度,平衡逆移使CH3OH的產(chǎn)率下降
反應(yīng)I是放熱反應(yīng),230℃以后升高溫度,平衡逆移使CH3OH的產(chǎn)率下降
。
③已知反應(yīng)Ⅱ的速率方程可表示為υ正=k正?p(CO2)?p(H2),υ逆=k逆?p(CO)?p(H2O),其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)的速率常數(shù),1gk與的關(guān)系如圖3所示,①、②、③、④四條斜線(xiàn)中,表示1gk正的是 ④
④
;230℃下,圖中A、B、C、D點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為a+1、a+0.48、a-0.48、a-1,達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得體系中3p(CO2)=2p(H2O),以物質(zhì)的分壓表示的反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kp1=。(已知:10-0.48=0.33,10-0.52=0.30)