1.

探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。

Ⅰ.以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:

反应①:   

反应②:   

反应③:   

不同压强下,按照投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。

(1) ________

(2)其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图________(填“甲”或“乙”)。

(3)图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是________。

(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为_______(填标号)。

A. 低温、高压B. 高温、低压C. 低温、低压D. 高温、高压

(5)我国学者提出“反应①”的反应机理(其中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注)如下图所示,其中过程b中含碳物种被________(填“氧化”或“还原”)。

Ⅱ.以乙烯气相水合反应生成C2H5OH涉及的主要反应如下:

反应④:   

(6)下图是乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中]。

①图中压强(p1、p2、p3、p4)由大到小的顺序为________。

②若p1=8.0 MPa,计算A点的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算;分压=总压×物质的量分数;结果保留两位有效数字)。

【考点】
盖斯定律及其应用;
【答案】

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1. CO2的资源化利用能有效减少CO2排放缓解能源危机。用CO2、H2为原料合成甲醇(CH3OH)过程主要涉及以下反应:

a)CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1

b)CO2g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mol

c)CO(g)+H2(g)⇌CH3OH(g) △H3=-45.1kJ/mol

(1) 根据盖斯定律,反应a的△H1=
(2) 我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了CO2与H2在TiO2/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程,如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。

反应历程中最小能垒(活化能)EeV。写出历程②的化学方程式

(3) 上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有___________。 A. 升高温度,反应b正向移动,反应c逆向移动 B. 加入反应a的催化剂,可以降低反应的活化能及反应热 C. 增大H2的浓度,有利于提高CO2的平衡转化率 D. 及时分离除CH3OH,可以使得反应a的正反应速率增大
(4) 加压,甲醇产率将;若原料二氧化碳中掺混一氧化碳,随一氧化碳含量的增加,甲醇产率将。(填“升高”、“不变”、“降低”或“无法确定”)。
(5) 使用新型催化剂,让1molCO2和3molH2在1L密闭容器中只发生反应a、b,CO2平衡转化率和甲醇选择率(甲醇选择率是指转化生成甲醇的CO2物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示。

553K时,若反应后体系的总压为p,反应a的Kp=(列出计算式)。(Kp为压强平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中用气体分压代替浓度,气体的分压等于总压乘以物质的量分数),由上图可知,适宜的反应温度为

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