題目列表(包括答案和解析)
(共10分)二甲醚是一種重要的清潔燃料,也可替代氟利昂作制冷劑等,對臭氧層無破壞作用。工業(yè)上可利用焦炭與水蒸氣在高溫下的反應(yīng)產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚。請回答下列問題:
(1)、制水煤氣的主要化學反應(yīng)方程式為: 。
(2)、煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H2S用Na2CO3溶液吸收,生成兩種酸式鹽,該反應(yīng)的化學方程式為: 。
(3)、利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下:
、 2H2(g)CO(g)CH3OH(g)90.8 kJ
、 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)23.5 kJ
、 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)41.3 kJ
總反應(yīng):3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)Q,其中Q kJ;
一定條件下的密閉容器中,該總反應(yīng)達到平衡,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是
(填字母代號)。
a.低溫高壓 b.加入催化劑 c.減少CO2的濃度 d.增加CO的濃度
(4)、已知某溫度下反應(yīng)②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)在一密閉容器中進行到10min時恰好達平衡,測得各組分的濃度如下:
物質(zhì) |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
濃度/(mol·L) |
0.44 |
0.6 |
0.6 |
比較此時正、逆反應(yīng)速率數(shù)值(單位相同)的大。(甲醇) (水)(填“>”、“<”或“=”)。
反應(yīng)開始時(CH3OH) ;
該時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率(CH3OH) ;
該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值為 。(精確到0.01)
物質(zhì) | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
濃度/(mol·L) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
(本題共8分)
水煤氣法制甲醇工藝流程框圖如下
(注:除去水蒸氣后的水煤氣含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轉(zhuǎn)化技術(shù),將CH4轉(zhuǎn)化成CO,得到CO、CO2和H2的混合氣體,是理想的合成甲醇原料氣,即可進行甲醇合成)
(1)制水煤氣的主要化學反應(yīng)方程式為:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。① 此反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式為 ;
②下列能提高碳的平衡轉(zhuǎn)化率的措施是 。
A.加入C(s) B.加入H2O(g) C.升高溫度 D.增大壓強
(2)將CH4轉(zhuǎn)化成CO,工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù),其反應(yīng)原理為:
CH4 (g)+3/2O2 (g)CO (g)+2H2O (g) +519KJ。工業(yè)上要選擇合適的催化劑,分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗(其他條件相同)
① X在T1℃時催化效率最高,能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍;
② Y在T2℃時催化效率最高,能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍;
③ Z在T3℃時催化效率最高,能使逆反應(yīng)速率加快約1×106倍;
已知:T1>T2>T3,根據(jù)上述信息,你認為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是 (填“X”或“Y”或“Z”),選擇的理由是 。
(3)合成氣經(jīng)壓縮升溫后進入10m3甲醇合成塔,在催化劑作用下,進行甲醇合成,主要反應(yīng)是:2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。此溫度下,在密閉容器中加入CO、H2,反應(yīng)到某時刻測得各組分的濃度如下:
物質(zhì) |
H2 |
CO |
CH3OH |
濃度/(mol·L-1) |
0.2 |
0.1 |
0.4 |
① 比較此時正、逆反應(yīng)速率的大。v正 v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入同樣多的CO、H2,在T5℃反應(yīng),10 min后達到平衡,此時c(H2)=0.4 mol·L-1、c(CO)=0.7 mol·L-1、則該時間內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH) = mol·(L·min)-1。
(4)生產(chǎn)過程中,合成氣要進行循環(huán),其目的是 。
A.加入C(s) | B.加入H2O(g) | C.升高溫度 | D.增大壓強 |
物質(zhì) | H2 | CO | CH3OH |
濃度/(mol·L-1) | 0.2 | 0.1 | 0.4 |
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