碳中和作為一種新型環保形式,目前已經被越來越多的大型活動和會議采用。回答下列有關問題:
(1)利用CO2合成二甲醚有兩種工藝。
工藝1:涉及以下主要反應:
Ⅰ.甲醇的合成:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1<0
Ⅱ.逆水汽變換:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2>0
Ⅲ.甲醇脫水:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH3>0
工藝2:利用CO2直接加氫合成CH3OCH3(反應Ⅳ)
①反應Ⅳ的熱化學方程式為 2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH4=2ΔH1+ΔH32CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH4=2ΔH1+ΔH3,平衡常數K4=K21?K3K21?K3(用K1、K3表示)。
②恒溫恒容情況下,下列說法能判斷反應Ⅳ達到平衡的是 BDBD。
A.氣體物質中碳元素與碳元素的質量比不變
B.容器內壓強不變
C.容器內氣體密度不變
D.容器內CH3OCH3濃度保持不變
(2)工藝1需先合成甲醇。在不同壓強下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料合成甲醇,實驗測定CO2的平衡轉化率和CH3OH的平衡產率隨溫度的變化關系如圖所示。

①下列說法正確的是 ACAC。
A.圖甲縱坐標表示CH3OH的平衡產率
B.p1<p2<p3
C.為了同時提高CO2的平衡轉化率和CH3OH的平衡產率,應選擇低溫、高壓條件
D.一定溫度壓強下,提高CO2的平衡轉化率的主要方向是尋找活性更高的催化劑
②圖乙中,縱坐標為二氧化碳的平衡轉化率,某溫度時,三條曲線幾乎交于一點的原因是 該溫度時,以反應Ⅱ為主,壓強對平衡移動無影響該溫度時,以反應Ⅱ為主,壓強對平衡移動無影響。
(3)對于合成甲醇的反應:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0,一定條件下,單位時間內不同溫度下測定的CO2轉化率如圖丙所示。溫度高于710K時,隨溫度的升高CO2轉化率降低的原因可能是 710K之前反應沒有達到平衡,隨著溫度上升,反應速率增加,因此CO2的轉化率上升;該反應是放熱反應,710K之后平衡逆向移動,CO2的轉化率下降710K之前反應沒有達到平衡,隨著溫度上升,反應速率增加,因此CO2的轉化率上升;該反應是放熱反應,710K之后平衡逆向移動,CO2的轉化率下降。
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【答案】2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH4=2ΔH1+ΔH3;;BD;AC;該溫度時,以反應Ⅱ為主,壓強對平衡移動無影響;710K之前反應沒有達到平衡,隨著溫度上升,反應速率增加,因此CO2的轉化率上升;該反應是放熱反應,710K之后平衡逆向移動,CO2的轉化率下降
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【解答】
【點評】
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發布:2024/9/18 6:0:10組卷:3引用:1難度:0.5
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