Question

【题目】二醚水蒸气重整制氢过程涉及的主要反应如下：

i CH3OCH3(g)+H2O(g)===2CH3OH(g) △H=+23. 6 kJ·mol－1

ii CH3OH (g)+ H2O (g)=CO2(g)+3H2(g) △H=+49. 5 kJ·mol－1

iii CH3OH (g)==CO(g)+2H2(g) △H=+90.7 kJ·mol－1

iv H2O (g)+ CO (g)= CO 2(g)+ H2(g) △H=－41.2 kJ·mol－1

各反应平衡常数与温度变化关系如下表：

（1）重整反应CH3OCH3(g)+3H2O(g)===2CO2(g)+6H2(g) △H=x kJ·mol－1，回答下列问题：

①x=___________

②有利于提高重整反应中CH3OCH3平衡转化率的条件为___________(填标号)。

A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压

③若在恒温刚性容器中进行重整反应，达到平衡时[CH3OCH3]=10mol·L－1，[H2O]=0.2mol·L－1，[H2]=10 mol·L－1，[CO2]=40 mol·L－1则反应温度约为___________。

④723K时，v=k·[c(CH3OCH3)]2·[c(CO2)]－1.5为重整反应速率方程。在相同条件下，c(CO2)分别为a、b、c时，H2产率随时间的变化关系如图，则a、b、c由小到大的顺序为___________。

（2）CO会造成燃料电池催化剂中毒，重整反应体系中CO体积分数随水醚比与温度的变化关系如右图。

①相同温度下，水醚比为___________时CO体积分数最高。

②实际生产中选择反应温度为250℃的原因为___________；选择水醚比为3~6的原因为___________。

Answer 1

【答案】+112.6 A 623K c b a 1 相同条件下，温度过高CO体积分数较高，温度过低反应速率较小 相同条件下，水醚比<3，CO体积分数过高，水醚比>6，H2含量过低

【解析】

根据盖斯定律计算反应热；根据勒夏特列原理反应平衡移动的方向；根据题干信息结合工业生产需要分析解答。

（1）重整反应CH3OCH3(g)+3H2O(g)===2CO2(g)+6H2(g) △H=x kJ·mol－1，回答下列问题：

①根据盖斯定律：反应CH3OCH3(g)+3H2O(g)===2CO2(g)+6H2(g)由i+ii+iii+iv所得，则 x=

+23. 6 kJ·mol－1+49.5kJ·mol－1+90.7kJ·mol－1-41.2kJ·mol－1=+112.6kJ·mol－1，

故答案为：+112.6；

②重整反应为吸热反应，且反应后气体的体积减小，所以根据勒夏特列原理，高温、低压时，平衡向正方向移动，所以条件为高温低压，

故答案为：A；

③K==(106×402)/10×0.23=2×1010，根据图表数据623K时，Ki× Kii×Kiii×Kiv=2×1010，

故答案为：623K；

④根据反应的化学方程式可知，当生成物二氧化碳的浓度越大时，氢气的产率越高。结合图像知，a、b、c由小到大的顺序为c b a ，

故答案为：c b a；

（2）①如图所示，相同温度下，水醚比为1时CO体积分数最高，

②根据题干信息结合工业生产需要分析得，实际生产中选择反应温度为250℃的原因为相同条件下，温度过高CO体积分数较高，温度过低反应速率较小；选择水醚比为3~6的原因为相同条件下，水醚比<3，CO体积分数过高，水醚比>6，H2含量过低，

故答案为：1；相同条件下，温度过高CO体积分数较高，温度过低反应速率较小；相同条件下，水醚比<3，CO体积分数过高，水醚比>6，H2含量过低。