Question

【题目】研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

(1)①将合成气以n(H2)∶n(CO)=2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH，CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图1所示，下列说法正确的是__(填字母)。

A. ΔH<0

B. p1<p2<p3

C. 若在p3和316 ℃时，起始时n(H2)∶n(CO)=3，则达到平衡时，CO转化率小于50%

②采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。观察图2回答问题：催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为____时最有利于二甲醚的合成。

(2)CO可用于合成甲醇，反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图3所示。该反应ΔH_____0(填“>”或“ <”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是______。

(3)在一定条件下，可发生反应6H2(g)+2CO2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。

	500K	600K	700K	800K
n(H2)∶n(CO2)=1.5	45	33	20	12
n(H2)∶n(CO2)=2	60	43	28	15
n(H2)∶n(CO2)=3	83	62	37	22

根据上表中数据

①温度一定时，提高氢碳比n(H2)∶n(CO2)]，CO2的转化率__(填“增大”、“减小”或“不变”)。

②该反应的正反应为___热反应(填“吸”或“放”)。

Answer 1

【答案】A 2.0 < 在1.3×104 kPa下，CO的平衡转化率已经很高，如果增大压强CO的平衡转化率提高不大，而生产成本增加 增大 放

【解析】

(1) ①由图可知，压强一定时，温度越高，平衡时CO的转化率越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动；正反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增大压强平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，据此分析作答；

②结合图像分析作答；

(2)从横坐标上一点，画一条平行于纵坐标的虚线，看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率，温度越低转化率越低，说明，升温时平衡向逆向移动；

（3）结合图表数据及温度对化学平衡的影响作答。

(1)①A. 由图可知，压强一定时，温度越高，平衡时CO的转化率越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即△H<0，A项正确；

B. 由图可知压强对应的转化率：p1> p2> p3，正反应为气体体积减小的反应，温度一定时增大压强平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故压强p1> p2> p3，B项错误；

C. 若在p3和316℃时，起始时n(H2)：n(CO)=3，相当于在原平衡的基础上增大氢气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故CO转化率应大于50%，C项正确；

答案选B；

②根据图2可知，在n(Mn)/n(Cu)=2.0时，DME的选择性以及CO的转化率最高，副产物甲醇的选择性最低，催化剂最佳配比n(Mn)/n(Cu)=2.0时有利于合成二甲醚，故答案为：2.0；

(2) 从横坐标上一点0.5处，画一条平行于纵坐标的虚线，看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率，温度越低转化率越低，说明，升温时平衡向逆向移动；

第二问：工业生产要考虑速经济效益，要考虑速度和效率，压强越大需要的条件越高，花费越大。

故答案为：<；在1.3×104 kPa下，CO的平衡转化率已经很高，如果增大压强CO的平衡转化率提高不大，而生产成本增加；

（3）①根据图表数据知，温度一定时，提高氢碳比[n(H2)∶n(CO2)]，CO2的转化率增大，故答案为：增大；

②[n(H2)∶n(CO2)]一定，升高温度，二氧化碳转化率减小，该反应向逆反应方向移动，说明正反应是放热反应，故答案为：放。