中科院大连化学物理研究所的“煤基甲醇制取低碳烯烃技术(简称DMTO)”荣获2014年度国家技术发明一等奖。DMTO技术主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段,相关反应的热化学方程式如下:

(i)煤气化制合成气:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

(ii)煤液化制甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

(iii)甲醇制取低碳烯烃:2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g) ΔH= -11.72kJ·mol-1……(a)

3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g) ΔH= -30.98kJ·mol-1……(b)

回答下列问题:

(1)已知:C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH= +172.5kJ·mol-1,

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH= -41.0kJ·mol-1

反应(i)能自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)。

(2)反应(ii)中以氢碳[n(H2)∶n(CO)]投料比为2制取甲醇,温度、压强与CO的平衡转化率关系如下图1。

①对于气体参与的反应,表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B),则A点时反应(ii)的Kp= (保留两位有效数字,分压=总压×物质的量分数)。

②比较P1 P2,Kp(Q) Kp(R)(填“大于”、“小于”或“等于”)。

③工业上常以铜基催化剂,压强5MPa,温度275℃下发生反应(ii),CO转化率可达到40%左右。为提高CO转化率除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有 (写出2个)。

④若反应(ii)在恒容密闭容器内进行,T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示;不改变其他条件,假定t2时刻迅速降温到T2,t3时刻体系重新达到平衡。试在图中画出t2时刻后甲醇浓度随时间变化趋势图(在图中标出t3)。

(3)烯烃化阶段:在常压和某催化剂作用下,甲醇的平衡转化率及乙烯、丙烯等物质的选择性(指除了水蒸气以外的产物中乙烯、丙烯等物质的物质的量分数)与反应温度之间的关系如图3。为尽可能多地获得乙烯,控制反应温度为550℃的理由是

 0  148799  148807  148813  148817  148823  148825  148829  148835  148837  148843  148849  148853  148855  148859  148865  148867  148873  148877  148879  148883  148885  148889  148891  148893  148894  148895  148897  148898  148899  148901  148903  148907  148909  148913  148915  148919  148925  148927  148933  148937  148939  148943  148949  148955  148957  148963  148967  148969  148975  148979  148985  148993  203614 

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