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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷114
在2014年国家科学技术奖励大会上，甲醇制取低碳烯烃技术获国家技术发明奖一等奖。DMTO主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段。
(1)煤的气化：用化学方程式表示出煤的气化的主要反应 ______ ：
(2)煤的液化：下表中有些反应是煤液化过程中的反应：
热化学方程式平衡常数
①
②
③

① ______ 填“”、“”、“”，c与a、b之间的定量关系为 ______ 。
② ______ ，若反应是在容积为2L的密闭容器中进行的，测得某一时刻体系内、、、物质的量分别为6mol、2mol、10mol、10mol，则此时的生成速率 ______ 填“”、“”、“” 的消耗速率。
(3)烯烃化阶段：如图l是某工厂烯烃化阶段产物中乙烯、丙烯的选择性与温度、压强之间的关系选择性：指生成某物质的百分比，图中I、Ⅱ表示乙烯，Ⅲ表示丙烯。

①为尽可能多地获得乙烯，控制的生产条件为 ______ 。
②一定温度下某密闭容器中存在反应，在压强为 时，产物水的物质的量与时间的关系如图2所示，若时刻，测得甲醇的体积分数为，此时甲醇乙烯化的转化率为 ______ 保留三位有效数字，若在 时刻将容器容积快速扩大到原来的2倍，请在图中绘制出此变化发生后至反应达到新平衡时水的物质的量与时间间关系图______________
19-20高三上·云南楚雄·期末
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知识点：盖斯定律及其有关计算化学平衡的移动及其影响因素化学平衡常数的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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I.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理想的氢源。其反应如下：
反应1(主)：
反应2(副)：
温度高于300C则会同时发生反应3：，回答下列问题：
(1)反应1能够自发进行的原因是_______。
(2)升温有利于提高CH3OH转化率，但也存在一个明显的缺点是_______。
II.甲制取低碳烯烃技术(DMTO)项目曾摘取了2014年度国家技术发明奖一等奖。DMTO主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段。回答下列问题：
(1)煤的气化。用化学方程式表示煤的气化的主要反应_______。
(2)煤的液化。下表中某些反应是煤的液化过程中的反应：
热化学方程式平衡常数
500℃700℃
I.2.00.2
II.1.02.3
III.K34.6

①反应I的平衡常数表达式K1=_______；
②b_______0(填“>”“<”或“=”)，c与a、b之间的定量关系为_______。
③K3=_______，若反应Ⅲ是在500℃、容积为2L的密闭容器中进行的，测得某一时刻体系内的物质的量分别为6mol、2mol、10mol、10mol，则此时CH3OH的生成速率_______(填“>”“<”或“=”)CH3OH的消耗速率。
④对于反应III，在一容积不变的密闭容器中，下列措施可增加甲醇产率的是_______
A.升高温度                              B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.使用合适的催化剂                 D.充入He，使体系总压强增大
(3)烯烃化阶段。图1是某工厂烯烃化阶段产物中乙烯、丙烯的选择性与温度、压强之间的关系(选择性：指生成某物质的百分比。图中I、II表示乙烯，III表示丙烯)。

①为尽可能的获得乙烯，控制的生产条件为_______
②一定温度下某密闭容器中存在反应：。在压强为P1时产物水的物质的量与时间的关系如图2所示，若t0时刻测得甲醇的体积分数为10%，此时甲醇乙烯化的转化率为_______(保留三位有效数字)。
中科院大连化学物理研究所的“煤基甲醇制取低碳烯烃技术（简称DMTO）”荣获2014年度国家技术发明一等奖。DMTO技术主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段，相关反应的热化学方程式如下：
(i)煤气化制合成气：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
(ii)煤液化制甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
(iii)甲醇制取低碳烯烃：2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) ΔH= -11.72kJ·mol-1……(a)
3CH3OH(g) C3H6(g)+3H2O(g) ΔH= -30.98kJ·mol-1……(b)
回答下列问题：
（1）已知：C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH= +172.5kJ·mol-1，
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH= -41.0kJ·mol-1
反应(i)能自发进行的条件是______________（填“高温”、“低温”或“任何温度”）。
（2）反应(ii)中以氢碳[n(H2)∶n(CO)]投料比为2制取甲醇，温度、压强与CO的平衡转化率关系如下图1。

①对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则A点时反应(ii)的Kp=__________（保留两位有效数字，分压=总压×物质的量分数）。
②比较P1___________P2，Kp(Q)____________Kp(R)（填“大于”、“小于”或“等于”）。
③工业上常以铜基催化剂，压强5MPa，温度275℃下发生反应(ii)，CO转化率可达到40%左右。为提高CO转化率除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有________________（写出2个）。
④若反应(ii)在恒容密闭容器内进行，T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示；不改变其他条件，假定t2时刻迅速降温到T2，t3时刻体系重新达到平衡。试在图中画出t2时刻后甲醇浓度随时间变化趋势图(在图中标出t3)。_____________
（3）烯烃化阶段：在常压和某催化剂作用下，甲醇的平衡转化率及乙烯、丙烯等物质的选择性（指除了水蒸气以外的产物中乙烯、丙烯等物质的物质的量分数）与反应温度之间的关系如图3。为尽可能多地获得乙烯，控制反应温度为550℃的理由是____________。
甲醇制烯烃(MTO)是煤制烯烃工艺路线的核心技术。煤制烯烃主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段。
(1)煤的液化发生的主要反应之一为    kJ⋅mol，在不同温度下，K(500°C)(mol⋅L)，K(700°C)(mol⋅L)。
①___________0(填“>”、“<”、“=”)。
②若反应在容积为2L的密闭容器中进行，500℃测得某一时刻体系内、CO、物质的量分别为2 mol、1 mol、3 mol，则此时生成的速率___________消耗的速率(填“>”、“<”、“=”)。
(2)通过研究外界条件对反应的影响，尽可能提高甲醇生成乙烯或丙烯的产率。
甲醇制烯烃的主要反应有：
Ⅰ．    kJ⋅mol
Ⅱ．    kJ⋅mol
Ⅲ．    kJ⋅mol
①转化为的热化学方程式为Ⅳ：   ___________。
②加入作为稀释剂，反应Ⅰ中的产率将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)为研究不同条件对反应的影响，测得不同温度下平衡时、和的物质的量分数变化，如图所示：

①随着温度的升高，的物质的量分数呈现先增大后减小的趋势。温度高于400℃时，原因是___________。
②体系总压为0.1 MPa，400℃时反应Ⅳ的平衡常数___________。

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