29.利用CO
2可合成烷烴、烯烴、醇、甲酸等系列重要化工原料?;卮鹣铝杏嘘P(guān)問題:
Ⅰ.制備甲烷CO
2(g)+4H
2(g)?CH
4(g)+2H
2O(g)。
已知:CH
4的燃燒熱為ΔH=-890.3kJ?mol
-1;H
2的燃燒熱為ΔH=-285.8kJ?mol
-1;H
2O(g)=H
2O(l)ΔH=-44kJ?mol
-1。
(1)CO
2(g)+4H
2(g)?CH
4(g)+2H
2O(g)ΔH=
kJ?mol
-1,該反應(yīng)在
(填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”)下自發(fā)。
(2)在恒溫、恒容容器中按n(CO
2):n(H
2)=1:4充入反應(yīng)物進行該反應(yīng),下列不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是
。
A.CO
2和H
2的轉(zhuǎn)化率之比不再變化
B.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化
C.容器內(nèi)的壓強不再變化
D.4v(H
2)
正=v(CH
4)
逆(3)選擇合適催化劑,在體積為VL的恒容容器中按n(CO
2)=1mol、n(H
2)=4mol充入反應(yīng)物,反應(yīng)結(jié)果如圖所示。
①計算平衡常數(shù)K(N)=
。
②若無催化劑,N點平衡轉(zhuǎn)化率是否可能降至R點
,說明理由
。
(4)選擇合適催化劑,在相同溫度下,分別在恒容容器Ⅰ和恒壓容器Ⅱ中充入1molCO
2和4molH
2,起始容器體積相同,反應(yīng)至平衡,在圖中畫出兩容器內(nèi)反應(yīng)至平衡混合氣體平均摩爾質(zhì)量隨時間的變化曲線示意圖
。
Ⅱ.甲醇是重要的化工原料。利用合成氣(主要成分為CO、CO
2和H
2)在催化劑的作用下合成甲醇,可能發(fā)生的反應(yīng)如下:
①CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH=-48.9kJ?mol
-1②CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH=+41.1kJ?mol
-1③CH
3OH(g)?CO(g)+2H
2(g)ΔH=+90kJ?mol
-1一定比例的合成氣在裝有催化劑的反應(yīng)器中反應(yīng)12小時。體系中甲醇的產(chǎn)率和催化劑的催化活性與溫度的關(guān)系如圖所示。
(5)溫度為470K時,圖中P點
(填“處于”或“不處于”)平衡狀態(tài),490K之后,甲醇的產(chǎn)率隨溫度的升高而減小的可能原因除了升高溫度使反應(yīng)①平衡逆向移動以外,還有
。
(6)一定能提高甲醇產(chǎn)率的措施是
。
A.增大壓強
B.升高溫度
C.加入大量催化劑