摘要:17.共8分 (1)Zn + 2H2SO4(浓)ZnSO4 + SO2↑ + H2O 1mol 22.4L n(ZnSO4) 3.36L 则X n(ZnSO4)=0.150mol, c(ZnSO4)=1.50mol·L-1 (2)据题意:反应后c(H2SO4)为0.0500mol·L-1.n(H2SO4)为0.0500mol Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+H2O 2n(SO2) n(SO2) Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑ n(H2) n(H2) 2n(SO2)+n(H2)+0.0500mol=0.100L×18.5mol·L-1 n(SO2)+n(H2)= 解得: n(SO2)=0.300mol n(H2)=1.20mol 则:V(SO2)∶V(H2)=0.300mol∶1.20mol=1∶4

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(本题共8分)

水煤气法制甲醇工艺流程框图如下

 (注:除去水蒸气后的水煤气含55~59%的H2,15~18%的CO,11~13%的CO2,少量的H2S、CH4,除去H2S后,可采用催化或非催化转化技术,将CH4转化成CO,得到CO、CO2和H2的混合气体,是理想的合成甲醇原料气,即可进行甲醇合成)

(1)制水煤气的主要化学反应方程式为:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),此反应是吸热反应。① 此反应的化学平衡常数表达式为                      ;

②下列能提高碳的平衡转化率的措施是                      。

A.加入C(s)     B.加入H2O(g)     C.升高温度     D.增大压强

(2)将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为:

CH4 (g)+3/2O2 (g)CO (g)+2H2O (g) +519KJ。工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)

① X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;

② Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;

③ Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍;

已知:T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是      (填“X”或“Y”或“Z”),选择的理由是                                          

(3)合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔,在催化剂作用下,进行甲醇合成,主要反应是:2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃下此反应的平衡常数为160。此温度下,在密闭容器中加入CO、H2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:

物质

H2

CO

CH3OH

浓度/(mol·L1

0.2

0.1

0.4

① 比较此时正、逆反应速率的大小:v         v (填“>”、“<”或“=”)。

② 若加入同样多的CO、H2,在T5℃反应,10 min后达到平衡,此时c(H2)=0.4 mol·L1、c(CO)=0.7 mol·L1、则该时间内反应速率v(CH3OH) =             mol·(L·min)1

(4)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是                                  

 

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