17.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)△H=-11.72kJ•mol-1…(a)
3CH3OH(g)?C3H6(g)+3H2O(g)△H=-30.98kJ•mol-1…(b)
回答下列问题:
(1)已知:C(s)+CO2(g)═2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1
CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H=-41.0kJ•mol-1
反应(i)能自发进行的条件是高温(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=0.16(保留两位有效数字,分压=总压×物质的量分数).
②比较P1小于P2,Kp(Q)等于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升高温度、增大压强(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2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550℃时甲醇的平衡转化率仍处于较高水平且产物中乙烯的物质的量分数最大.
 0  159625  159633  159639  159643  159649  159651  159655  159661  159663  159669  159675  159679  159681  159685  159691  159693  159699  159703  159705  159709  159711  159715  159717  159719  159720  159721  159723  159724  159725  159727  159729  159733  159735  159739  159741  159745  159751  159753  159759  159763  159765  159769  159775  159781  159783  159789  159793  159795  159801  159805  159811  159819  203614 

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