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解答题-原理综合题 适中0.65 引用4 组卷725
甲醇是重要的化工原料,又可作燃料。回答下列问题:
(1)利用CO生产甲醇的反应为。已知:,其中vv为正、逆反应速率,k、k为速率常数,x为各组分的体积分数。在密闭容器中按物质的量之比为2∶1充入和CO,测得平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。

①该反应的∆H_______0(填“>”或“<”);B点与C点的平衡常数关系为_______(填“>”“<”或“=”).向平衡体系中加入高效催化剂,_______(填“增大”“减小”或“不变”);再次增大体系压强,的值将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②C点对应的平衡常数_______(为以分压表示的平衡常数,气体分压=气体总压×体积分数)。
③一定温度下,将按物质的量之比1∶1、1∶2和2∶1进行初始投料。则达到平衡后,初始投料比为_______时,转化率最大。
(2)甲醇水蒸气重整制氢系统可作为电动汽车燃料电池的理想氢源,系统中的两个反应如下:
主反应:
副反应:
单位时间内,转化率与CO生成率随温度的变化如图所示:

升温过程中实际反应转化率不断接近平衡状态转化率的原因是_______;温度升高,CO实际反应生成率并没有不断接近平衡状态的生成率,其原因可能是_______(填标号)。
A.副反应逆向进行       
B.部分CO转化为
C.催化剂对副反应的选择性低       
D.升温提高了副反应的焓变
21-22高三上·山东济南·期末
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甲醇是重要的化工原料,又可作燃料。
I.工业上利用CO生产燃料甲醇。已知2H2(g)+CO(g)CH3OH(g),则:
(1)在恒温恒容的刚性容器中进行该反应,能说明达到平衡状态的是____。(选填字母序号)
a.混合气体密度不再改变
b.混合气体平均摩尔质量不再改变
c.H2、CO、CH3OH的浓度之比为2:1:1
d.单位时间内消耗1molCO的同时生成2molH2
(2)在密闭容器中按物质的量之比为2:1充入H2和CO,测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示。

①逆反应速率:v(A)__v(B)(填“>”、“<”或"=”)•
②C点时,H2的平衡转化率为________________,该反应的平衡常数Kp=____kPa2(用含p2的代数式表达,KP为用气体平衡分压代替气体平衡浓度表示的平衡常数,气体分压=气体总压×气体的物质的量分数)。
II.甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统简单,产物中H2含量高、CO含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜),是电动汽车氢氧燃料电池的理想氢源。反应如下:
反应i(主):CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) △H1=+49kJ·mol1
反应ii(副):H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41kJ·mol1
温度高于300°C则会同时发生反应iii:CH3OH(g) CO(g)+2H2(g) △H3
(3)计算△H3=____________.
(4)升温将有利于提高CH3OH转化率,但也存在一个明显的缺点是____________
(5)催化剂可以改变化学反应速率,但也存在着一种特性叫“催化剂的选择性”。图2为某催化剂条件下,CH3OH转化率、CO生成率与温度的变化关系。随着温度的升高,CO的实际反应生成率与平衡状态生成率相差越来越大的原因是催化剂对____________(填“反应i”或"反应ii”)的选择性低。
是当今最主要的温室气体,全球各国都面临着严峻的减排压力。与此同时,也是一种“碳源”,转化为高附加值的燃料或化学品不仅可以解决的问题,还可变废为宝得到有用的化学品。加氢制甲醇是实现这一过程的理想方法之一。
主要发生以下反应:
反应I:       
反应Ⅱ:             
反应Ⅲ:       
(1)已知部分化学键的键能如下表,则x=___________
化学键H-HH-OC-H   C-O
键能/()4364654131076.8x
(2)Fujta等学者开展了在Cu/ZnO催化剂上进行CO2+H2合成甲醇机理的研究。机理如下:
   
①过程2的化学方程式为___________
②研究表明,过程3的活化能小但实际反应速率慢,是速控步骤,导致该步反应速率小的原因可能是___________
A.温度变化导致活化能增大                                        
B.的存在削弱了同一吸附位上的吸附
C.对该反应有阻碍作用                                        
D.温度变化导致平衡常数减小
(3)一定温度下,在容积恒定的密闭容器中充入amol(g)和3amol(g),起始压强为在达到平衡,测得容器内的压强为起始的0.8倍,(g)的物质的量为0.6amol。在此条件下,的转化率=________,反应Ⅲ的平衡常数_______(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)
(4)甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统可作为电动汽车燃料电池的理想氢源。系统中的两个反应如下:
主反应:       
副反应:             
单位时间内,转化率与CO生成率随温度的变化如图所示:
   
升温过程中实际反应转化率不断接近平衡状态转化率的原因是___________;温度升高,CO实际反应生成率并没有不断接近平衡状态的生成率,其原因可能是___________

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