题目内容
(14分)二甲醚(CH3OCH3)和甲醇(CH3OH)被称为21世纪的新型燃料。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下:
请填空:
(1)在一定条件下,反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H>0。
在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。将1.0molCH4和2.0molH2O通入反应室1(假设容积为10L),1min末有0.1molCO生成,则1min内反应的平均速率v(H2)= mol·L-1·min-1。
(2)在一定条件下,已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气态水,其化学方程式为 。
(3)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为2L)中 0.2molCO与0.4molH2在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示,则:
①P1 P2 (填“<”、“>”或“=”)。
②在P1压强下,100℃时,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K的值为
若温度不变,再加入1.0molCO后重新达到平衡,则CO的转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”),CH3OH的体积分数 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③在其它条件不变的情况下,反应室3再增加0.2molCO与0.4molH2,达到新平衡时,CO的转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”),c(CH3OH) 0.1mol/L(填“>”、“<”或“ = ”)
请填空:
(1)在一定条件下,反应室1中发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H>0。
在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。将1.0molCH4和2.0molH2O通入反应室1(假设容积为10L),1min末有0.1molCO生成,则1min内反应的平均速率v(H2)= mol·L-1·min-1。
(2)在一定条件下,已知反应室2的可逆反应除生成二甲醚外还生成了气态水,其化学方程式为 。
(3)在压强为0.1MPa条件下,反应室3(容积为2L)中 0.2molCO与0.4molH2在催化剂作用下反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示,则:
①P1 P2 (填“<”、“>”或“=”)。
②在P1压强下,100℃时,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K的值为
若温度不变,再加入1.0molCO后重新达到平衡,则CO的转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”),CH3OH的体积分数 (填“增大”、“不变”或“减小”)。
③在其它条件不变的情况下,反应室3再增加0.2molCO与0.4molH2,达到新平衡时,CO的转化率 (填“增大”、“不变”或“减小”),c(CH3OH) 0.1mol/L(填“>”、“<”或“ = ”)
(1)减小(1分) 0.03mol·L-1·min-1(2分)
(2)2CO+4H2CH3OCH3+H2O(2分,没写可逆符号扣1分)(3)①<(2分)
②100(2分)、减小(1分)、减小(1分) ③增大(1分)、> (2分)
(2)2CO+4H2CH3OCH3+H2O(2分,没写可逆符号扣1分)(3)①<(2分)
②100(2分)、减小(1分)、减小(1分) ③增大(1分)、> (2分)
(1)降低温度,反应速率一定是减小的。根据方程式可知,0.1molCO生成,则同时生成氢气0.3mol,所以氢气的反应速率是 。
(2)根据反应物和生成物并结合原子守恒可知,反应的方程式为
2CO+4H2CH3OCH3+H2O。
(3)①根据方程式可知,该反应是体积减小的。因此增大压强,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,所以根据图像可判断,P1小于P2。
②根据图像可知,在P1压强下,100℃时,CO的转化率是0.5,所以平衡时生成甲醇0.1mol,浓度是0.05mol/L。剩余CO和氢气分别是0.1mol和0.2mol,浓度分别是0.05mol/L和0.1mol/L。因此平衡常数是;再加入CO,则平衡向正反应方向移动,但CO的转化率降低;如果此时氢气全部转化,则生成甲醇是0.2mol,剩余CO是1mol,则甲醇的含量是1/6<1/4,即甲醇的含量是降低的。
③在其它条件不变的情况下,反应室3再增加0.2molCO与0.4molH2,则相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,甲醇的浓度大于0.1mol/L。
(2)根据反应物和生成物并结合原子守恒可知,反应的方程式为
2CO+4H2CH3OCH3+H2O。
(3)①根据方程式可知,该反应是体积减小的。因此增大压强,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,所以根据图像可判断,P1小于P2。
②根据图像可知,在P1压强下,100℃时,CO的转化率是0.5,所以平衡时生成甲醇0.1mol,浓度是0.05mol/L。剩余CO和氢气分别是0.1mol和0.2mol,浓度分别是0.05mol/L和0.1mol/L。因此平衡常数是;再加入CO,则平衡向正反应方向移动,但CO的转化率降低;如果此时氢气全部转化,则生成甲醇是0.2mol,剩余CO是1mol,则甲醇的含量是1/6<1/4,即甲醇的含量是降低的。
③在其它条件不变的情况下,反应室3再增加0.2molCO与0.4molH2,则相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,CO的转化率增大,甲醇的浓度大于0.1mol/L。
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