利用CO
2催化加氫制二甲醚(CH
3OCH
3)過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為
反應(yīng)Ⅰ:CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g) ΔH
1>0
反應(yīng)Ⅱ:CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g) ΔH
2<0
反應(yīng)Ⅲ:2CH
3OH(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g) ΔH
3<0
回答下列問題:
(1)反應(yīng)Ⅱ的速率方程為v
正=k
正?p(CO
2)?p
3(H
2),v
逆=k
逆?p(CH
3OH)?p(H
2O),其中v
正、v
逆為正、逆反應(yīng)速率,k
正、k
逆為速率常數(shù),p為各組分的分壓。在密閉容器中按一定比例充入H
2和CO
2,體系中各反應(yīng)均達到化學(xué)平衡。向平衡體系中加入高效催化劑,
將
不變
不變
(填“增大”“減小”或“不變”,下同);增大體系壓強,
的值將
不變
不變
。
(2)在一定條件下,保持體積恒定,向同一密閉容器中按
=3投料進行上述反應(yīng),CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率及CO、CH
3OCH
3,CH
3OH的平衡體積分數(shù)隨溫度變化如圖所示圖中表示CO的平衡體積分數(shù)隨溫度變化的曲線為
Y
Y
(填“X”或“Y”),溫度從553K上升至573K,CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率變化的原因是
553K到573K,主要發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)吸熱,溫度升高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率升高
553K到573K,主要發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)吸熱,溫度升高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率升高
,能同時提高CH
3OCH
3的平衡體積分數(shù)和CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率的措施是
增大壓強
增大壓強
。
(3)一定溫度下,向體積為1L的恒容密閉容器中通入1molCO
2和3molH
2進行上述反應(yīng),反應(yīng)經(jīng)10min達平衡,CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率為30%,容器中CO(g)為0.05mol,CH
3OH(g)為0.05mol。前10minCH
3OCH
3(g)的反應(yīng)速率為
0.01
0.01
mol/(L?min)。繼續(xù)向容器中加入0.05mmolCH
3OH(g)和xmolH
2O(g),若此時反應(yīng)Ⅲ逆向進行,則x的最小值為
1.2
1.2
。
(4)CO
2催化加氫制二甲醚的副產(chǎn)物CO和CH
3OH均可作為燃料電池的燃料,則兩種燃料比能量的大小之比為
(比能量:單位質(zhì)量所能輸出電能的多少)。