3.使用石油热裂解的副产物CH4来制取CO和H2,其生产流程如图1:

此流程的第Ⅰ步反应为:CH4+H2O?CO+3H2,一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图2.则P1<P2.100℃时,将1mol CH4和2mol H2O通入容积为100L的恒容密闭容器中,达到平衡时CH4的转化率为0.5.此时该反应的平衡常数K=2.25×10-4(.
此流程的第Ⅱ步反应的平衡常数随温度的变化如表:
温度/℃400500830
平衡常数K1091
从表中可以推断:该反应是放热反应,若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,反应达到平衡时,CO的转化率为75%.如图3表示该反应在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件引起浓度变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是降低温度,或增加水蒸汽的量,或减少氢气的量.
工业上常利用反应Ⅰ产生的CO和H2合成可再生能源甲醇.
①已知CO、CH3OH的燃烧热分别为283.0kJ•mol-1和726.5kJ•mol-1,则CH3OH不完全燃烧生成CO和H2O的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2 H2O(l)△H=-443.5kJ•mol-1
②合成甲醇的方程式为:CO+2H2?CH3OH△H<0.在230°C〜270℃最为有利.为研究合成气最合适的起始组成比n:n,分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图4所示.其中270℃的实验结果所对应的曲线是Z;当曲线X、Y、Z对应的投料比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度与投较比的关系是投料比越高,对应的反应温度越高.
③当投料比为1:1,温度为230℃,平衡混合气体中,CH3OH的物质的量分数为33.3%.
 0  151838  151846  151852  151856  151862  151864  151868  151874  151876  151882  151888  151892  151894  151898  151904  151906  151912  151916  151918  151922  151924  151928  151930  151932  151933  151934  151936  151937  151938  151940  151942  151946  151948  151952  151954  151958  151964  151966  151972  151976  151978  151982  151988  151994  151996  152002  152006  152008  152014  152018  152024  152032  203614 

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