9、(15分)(2010·浙江温州)
甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇.
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:
CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) Ⅰ
CH4的转化率与温度、压强的关系如下图.
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①已知100℃时达到平衡所需的时间为5 min,则用H2表示的平均反应速率为________.
②图中的p1________p2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为_________.
③在其他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”).
(2)在压强为0.1 MPa条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) Ⅱ
①该反应的ΔH________0,ΔS________0(填“<”、“>”或“=”).
②若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是________.
A、升高温度 B、将CH3OH(g)从体系中分离
C、充入He,使体系总压强增大 D、再充入1 mol CO和3 mol H2
③为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
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|
实验编号 |
T/℃ |
n(CO)/n(H2) |
p/MPa |
|
ⅰ |
150 |
1/3 |
0.1 |
|
ⅱ |
________ |
________ |
5 |
|
ⅲ |
350 |
________ |
5 |
A、请在上表空格中填入剩余的实验数据.
B、根据反应Ⅱ的特点,在给出的坐标图中,画出其在0.1 MPa和5 MPa条件下CO的转化率随温度变化的曲线示意图,并标明各条曲线的压强.