20.二氧化碳加氫制甲醇和甲烷重整對(duì)碳資源利用具有重要的戰(zhàn)略意義。
回答下列問(wèn)題:
(1)CO
2加氫選擇合成甲醇的主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)?。篊O
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g) ΔH
1(298K)
反應(yīng)ⅱ:CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g) ΔH
2(298K)
反應(yīng)ⅲ:CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g) ΔH
3(298K)
①在一定溫度下,由最穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol某物質(zhì)的焓變叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,下表為298K時(shí)幾種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓(Δ
fH
mθ)。
物質(zhì) |
H2(g) |
O2(g) |
CO(g) |
CO2(g) |
H2O(g) |
CH3OH(g) |
ΔfHmθ(kJ?mol-1) |
0 |
0 |
-110.5 |
-393.5 |
-241.8 |
-201.2 |
有利于反應(yīng)ⅰ自發(fā)進(jìn)行的條件是
(填“高溫”或“低溫”);ΔH
2(298K)=
kJ?mol
-1。
②反應(yīng)ⅱ的反應(yīng)速率v=v
正-v
逆=k
正c(CO
2)c(H
2)-k
逆c
m(CO)c
n(H
2O),其中k
正、k
逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。該反應(yīng)的平衡常數(shù)k=
,則m=
,升高溫度時(shí),lgk
正-lgk
逆
(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(2)甲烷重整工藝主要包括甲烷三重整制氫、甲烷二氧化碳重整制氫等。
甲烷三重整制氫的逆反應(yīng)為3H
2(g)+CO(g)?CH
4(g)+H
2O(g)。將H
2與CO按物質(zhì)的量之比3:1加入反應(yīng)裝置,在不同條件下達(dá)到平衡時(shí)甲烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x(CH
4),在t=250℃條件下x(CH
4)與p的關(guān)系、在p=5×10
5Pa條件下x(CH
4)與t的關(guān)系如圖所示:
①當(dāng)CO的平衡轉(zhuǎn)化率為
時(shí),反應(yīng)條件可能是
;圖中能表示相同狀態(tài)下、相同平衡狀態(tài)的點(diǎn)是
。
②210℃時(shí),甲烷三重整制氫反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K
θ=
。
(已知:分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),對(duì)于反應(yīng)dD(g)+eE(g)═gG(g)+hH(g),K
θ=
,其中p
θ=100kPa,P
G、P
H、P
D、P
F為各組分的平衡分壓)