2.甲醇是一種可再生能源,具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景,可由CO
2和H
2合成CH
3OH。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)已知101kPa和298K時(shí)一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱(由最穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol純物質(zhì)的熱效應(yīng),稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱)數(shù)據(jù)如表所示:
物質(zhì) |
H2(g) |
CO2(g) |
CH3OH(g) |
H2O(g) |
(kJ?mol-1) |
0 |
-393.5 |
-201 |
-241.8 |
①CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH=
kJ?mol
-1,該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是
。(填“高溫自發(fā)”“低溫自發(fā)”或“任何溫度下都自發(fā)”)
②按n(CO
2):n(H
2)=1:3投料,不同催化劑作用下,反應(yīng)tmin時(shí),CH
3OH的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示,下列說(shuō)法正確的是
。(填標(biāo)號(hào))
A.使用催化劑Ⅰ時(shí),d點(diǎn)已達(dá)到平衡
B.T
3的平衡常數(shù)K大于T
4的平衡常數(shù)K
C.若a點(diǎn)時(shí),v(H
2)
正=3v(CH
3OH)
逆,則此條件下反應(yīng)已達(dá)到最大限度
D.c點(diǎn)轉(zhuǎn)化率比a點(diǎn)低的原因一定是催化劑活性降低
(2)由CO
2和H
2合成CH
3OH的反應(yīng)過(guò)程如下:
Ⅰ.CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH
1>0
Ⅱ.CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)ΔH
2<0
按n(CO
2):n(H
2)=1:3投料,不同壓強(qiáng)下,測(cè)定CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH
3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖A、B所示。
圖B縱坐標(biāo)表示的是
,壓強(qiáng):p
1
p
2(填“>”“=”或“<”)。
(3)某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組用CO和H
2模擬工業(yè)合成甲醇,在1L的恒容密閉容器內(nèi)充入1molCO和2molH
2,加入合適催化劑后在某溫度下開始反應(yīng),并用壓力計(jì)監(jiān)測(cè)容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如下:
反應(yīng)時(shí)間/min |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
壓強(qiáng)/MPa |
25.2 |
21.6 |
19.0 |
17.4 |
16.8 |
16.8 |
①則從反應(yīng)開始到20min時(shí),H
2的平均反應(yīng)速率為
。
②該條件下,反應(yīng)CH
3OH(g)?CO(g)+2H
2(g)的平衡常數(shù)K
p為
(K
p指用平衡分壓代替平衡濃度進(jìn)行計(jì)算的平衡常數(shù),分壓=物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×P
總)。