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) △H=-519KJ/mol。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) △H1
已知:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H=—283 kJ·mol—1
CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g) +2H2O(l) △H=—725kJ·mol—1
H2O(l)= H2(g)+ 1/2O2(g) △H=+285.8 kJ·mol—1
①上述反应中△H1= kJ·mol—1。
②T4℃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·L-1) | 0.2 | 0.1 | 0.4 |
比较此时正、逆反应速率的大小:v正 v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
③若加入等物质的量的CO、H2,在T5℃反应,10 min后达到平衡,此时c(H2)=0.4 mol·L-1, c(CO)=0.7 mol·L-1、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 。
短周期元素A、B、C、D在周期表中的位置如图所示,B、D最外层电子数之和为12,二者可形成DB2、DB3两种分子,DB2具有漂白性。回答下列问题:
| A | B | |
| C | D |
(1)A的氢化物的电子式是 。
(2)下列叙述中,正确的是 (填字母)。
a.稳定性:A的氢化物>C的氢化物 b.还原性:B2->D2-
c.酸性:H4CO4>H2DO4 d.最高化合价:D=B>A>C
(3)DB2通过下列工艺流程可制化工业原料H2DB4和清洁能源H2。![]()
①根据资料:
| 化学式 | Ag2SO4 | AgBr | AgCl |
| Ksp | 1.4×10-5 | 5.0×10-13 | 1.8×10-10 |
为检验分离器的分离效果,取分离后的H2DB4溶液于试管,向其中逐滴加入AgNO3溶液至充分反应,若观察到 ,证明分离效果较好。
②在原电池中,负极发生的反应式为 。
③在电解过程中,电解槽阴极附近溶液pH (填“变大”、“变小”或“不变”)。
④将该工艺流程用总反应的化学方程式表示为: ;该生产工艺的优点有 (答一点即可)。
⑤某含有大量氯化银沉淀的悬浊液中c(Cl-)=0.36mol·L-1,加入等体积的溴化钠溶液,若要产生溴化银沉淀,加入的溴化钠溶液的最小浓度是 mol·L-1。