CO2催化加氫合成二甲醚是CO2資源化利用的有效途徑之一,合成二甲醚的總反應(yīng)可表示為:總反應(yīng):2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH,K(表示平衡常數(shù),下同)
該反應(yīng)可通過如下步驟來實(shí)現(xiàn):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1,K1
反應(yīng)Ⅱ:2CO(g)+4H2(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2,K2
請(qǐng)回答:
(1)ΔH=
2ΔH1+ΔH2
2ΔH1+ΔH2
(用ΔH1,ΔH2表示),K=(用K1,K2表示)。
(2)3.0MPa、=4的條件下,平衡時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率和CH3OCH3的選擇性隨溫度變化如圖1所示。其中:CH3OCH3的選擇性=×100%。
①下列說法正確的是 AB
AB
。
A.ΔH<0、ΔH1>0、ΔH2<0
B.若反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行,當(dāng)體系壓強(qiáng)不再變化,則反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ均達(dá)到平衡狀態(tài)
C.提高氫碳比,平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率增大,CH3OCH3的選擇性減小
②360℃時(shí),不考慮其他副反應(yīng),反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K1為 0.052
0.052
。
③3.0MPa、=4的條件下,CO2催化加氫反應(yīng)一段時(shí)間,不同溫度下CO2實(shí)際轉(zhuǎn)化率和CH3OCH3實(shí)際選擇性數(shù)據(jù)如表:
溫度/℃ |
220 |
240 |
260 |
280 |
300 |
CO2實(shí)際轉(zhuǎn)化率% |
7.6 |
12.4 |
14.8 |
18.6 |
22.9 |
二甲醚實(shí)際選擇性% |
68.7 |
77.2 |
61.0 |
41.5 |
27.5 |
該體系合成二甲醚的最佳反應(yīng)溫度為
240℃
240℃
。
④由上表數(shù)據(jù)可知,240~300℃二甲醚的實(shí)際選擇性逐漸減小,從化學(xué)反應(yīng)速率角度分析原因
在催化劑作用下,隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ速率加快的程度比反應(yīng)Ⅱ大,故二甲醚的實(shí)際選擇性逐漸減小
在催化劑作用下,隨著溫度升高,反應(yīng)Ⅰ速率加快的程度比反應(yīng)Ⅱ大,故二甲醚的實(shí)際選擇性逐漸減小
。
(3)250℃、3.0MPa、
=4,平衡時(shí)CO
2轉(zhuǎn)化率和CH
3OCH
3的收率與進(jìn)料氣中CO體積分?jǐn)?shù)(φ/%)有關(guān),其變化如圖2所示,其中:
CH
3OCH
3的收率=
×100%
CO的收率=
×100%
請(qǐng)?jiān)趫D2中選出φ在0~14%之間CO平衡收率的變化趨勢(shì)
a
a
(填“a”或“b”或“c”)。