甲醇是重要的化工原料,又可作為燃料。以CO
2和H
2為原料生產(chǎn)甲醇時,同時發(fā)生下列兩個反應(yīng),反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
Ⅰ.CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)△H=-58.0kJ?mol
-1Ⅱ.CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)△H
2=+41.0kJ?mol
-1(1)上述兩個反應(yīng)中,在熱力學(xué)上趨勢較大的是
Ⅰ
Ⅰ
(填反應(yīng)代號)。
(2)如圖1中表示反應(yīng)II平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為
b
b
(填曲線標(biāo)記字母),其判斷依據(jù)是
反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向右移動,平衡常數(shù)增大
反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向右移動,平衡常數(shù)增大
。
(3)CO和H
2反應(yīng)也可生成氣態(tài)甲醇。相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:
化學(xué)鍵 |
H-H |
C-O |
C≡O(shè) |
H-O |
C-H |
E/(kJ?mol-1) |
436 |
343 |
1076 |
465 |
x |
①則x=
413
413
。
②CO和H
2生成甲醇的反應(yīng),體系總壓強(qiáng)為P MPa恒定,在溫度T時,起始
=
,若到達(dá)平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率為50%,則平衡常數(shù)K
p=
(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(4)某實驗室控制CO
2和H
2初始投料比為1:2.2。在相同壓強(qiáng)下,發(fā)生I、II兩個反應(yīng),經(jīng)過相同反應(yīng)時間測得如下實驗數(shù)據(jù)如圖2、圖3所示:
①有利于提高CO
2轉(zhuǎn)化為CH
3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有
D
D
。
A.使用催化劑1
B.增大CO
2和H
2的初始投料比
C.使用催化劑2
D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度
②在催化劑2的作用下,543 K時,CO的選擇性(CO
2轉(zhuǎn)化為CO的體積百分比)為
26%
26%
,H
2的轉(zhuǎn)化率為
11%
11%
(保留兩位有效數(shù)字)。