碳中和作為一種新型環(huán)保形式,目前已經(jīng)被越來越多的大型活動和會議采用?;卮鹣铝杏嘘P(guān)問題:
(1)利用CO2合成二甲醚有兩種工藝。
工藝1:涉及以下主要反應(yīng):
Ⅰ.甲醇的合成:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1<0
Ⅱ.逆水汽變換:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2>0
Ⅲ.甲醇脫水:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH3>0
工藝2:利用CO2直接加氫合成CH3OCH3(反應(yīng)Ⅳ)
①反應(yīng)Ⅳ的熱化學(xué)方程式為
2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=2ΔH1+ΔH3
2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=2ΔH1+ΔH3
,平衡常數(shù)K4=(用K1、K3表示)。
②恒溫恒容情況下,下列說法能判斷反應(yīng)Ⅳ達(dá)到平衡的是 BD
BD
。
A.氣體物質(zhì)中碳元素與氧元素的質(zhì)量比不變
B.容器內(nèi)壓強不變
C.容器內(nèi)氣體密度不變
D.容器內(nèi)CH3OCH3濃度保持不變
(2)工藝1需先合成甲醇。在不同壓強下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料合成甲醇,實驗測定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。
①下列說法正確的是 ABC
ABC
。
A.圖甲縱坐標(biāo)表示CH3OH的平衡產(chǎn)率
B.p1>p2>p3
C.為了同時提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率,應(yīng)選擇低溫、高壓條件
D.一定溫度壓強下,提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的主要方向是尋找活性更高的催化劑
②圖乙中,某溫度時,三條曲線幾乎交于一點的原因是 低溫階段升高溫度時,以反應(yīng)Ⅰ為主,反應(yīng)放熱,溫度升高,平衡逆向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率下降,升高到一定溫度后,以反應(yīng)Ⅱ為主,即主要發(fā)生逆水汽變換反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ前后氣體的物質(zhì)的量相等,壓強對平衡無影響
低溫階段升高溫度時,以反應(yīng)Ⅰ為主,反應(yīng)放熱,溫度升高,平衡逆向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率下降,升高到一定溫度后,以反應(yīng)Ⅱ為主,即主要發(fā)生逆水汽變換反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ前后氣體的物質(zhì)的量相等,壓強對平衡無影響
。
(3)對于合成甲醇的反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0,一定條件下,單位時間內(nèi)不同溫度下測定的CO2轉(zhuǎn)化率如圖丙所示。溫度高于710K時,隨溫度的升高CO2轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是 溫度升高到710K時,單位時間內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率降低
溫度升高到710K時,單位時間內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率降低
。【答案】2CO
2(g)+6H
2(g)?CH
3OCH
3(g)+3H
2O(g)ΔH=2ΔH
1+ΔH
3;
?K
3;BD;ABC;低溫階段升高溫度時,以反應(yīng)Ⅰ為主,反應(yīng)放熱,溫度升高,平衡逆向移動,CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率下降,升高到一定溫度后,以反應(yīng)Ⅱ為主,即主要發(fā)生逆水汽變換反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ前后氣體的物質(zhì)的量相等,壓強對平衡無影響;溫度升高到710K時,單位時間內(nèi)反應(yīng)達(dá)平衡,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,轉(zhuǎn)化率降低