题目内容
【题目】CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH =41.2 kJ·mol1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH =﹣122.5 kJ·mol1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:CH3OCH3的选择性=×100%
①温度高于300 ℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是________。
②220 ℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有________。
【答案】反应Ⅰ的ΔH>0,反应Ⅱ的ΔH<0,温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升,使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度 增大压强,使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂
【解析】
(3)①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是:反应Ⅰ的△H>0,反应Ⅱ的△H<0,升温反应Ⅰ正向进行,反应Ⅱ逆向进行;
②不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的条件,结合CH3OCH3的选择性=×100%分析,平衡正向进行二甲醚选择性增大。
①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是:反应Ⅰ的△H>0,反应Ⅱ的△H<0,温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升,使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度;
②2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.5kJmol-1,结合CH3OCH3的选择性=×100%分析,平衡正向进行二甲醚物质的量增大,二氧化碳物质的量减小,二甲醚选择性增大,不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有增大压强平衡正向进行,使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂,增大二甲醚的选择性。
【题目】(1)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算。已知:
C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ·mol-1
2C2H2(g)+5O2(g)===4CO2(g)+2H2O(l) ΔH3=-2599 kJ·mol-1
根据盖斯定律,写出298 K时由C(s,石墨)和H2(g)生成1 mol C2H2(g)热化学方程式:__________________________________________。
(2)在1.0 L真空密闭容器中充入4.0 mol A(g)和4.0 mol B(g),在一定温度下进行反应:A(g)+B(g)C(g) ΔH,测得不同时刻该容器内物质的物质的量如下表:
时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
n(A)/mol | 4.0 | 2.5 | 1.5 | n2 | n3 |
n(C)/mol | 0 | 1.5 | n1 | 3 | 3 |
回答下列问题:
①随着温度的升高,该反应的化学平衡常数减小,则ΔH___(填“>”“<”或“=”)0,反应从起始到30min内A的平均反应速率是_______,该温度下,上述反应的化学平衡常数为____。
②下列选项中能说明该反应在一定温度和恒容条件下达到平衡状态的是________。
A. 反应速率:vA(正) =vC(逆) B. A的质量和C的质量相等
C. B的转化率不再改变 D. 密度不再改变
(3)若反应C(g)A(g)+B(g)进行时需加入稀释剂X气体(不参与反应),则C的平衡转化率与压强、X的物质的量的关系如图所示。
当其他条件不变时,增大X的物质的量,C的平衡转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”),其原因是______________________________。