Question

【題目】研究和深度開(kāi)發(fā)CO、CO2的應(yīng)用對(duì)構(gòu)建生態(tài)文明社會(huì)具有重要的意義。

(1)①將合成氣以n(H2)∶n(CO)=2通入1 L的反應(yīng)器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH，CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)變化關(guān)系如圖1所示，下列說(shuō)法正確的是__(填字母)。

A. ΔH<0

B. p1<p2<p3

C. 若在p3和316 ℃時(shí)，起始時(shí)n(H2)∶n(CO)=3，則達(dá)到平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率小于50%

②采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。觀(guān)察圖2回答問(wèn)題：催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為____時(shí)最有利于二甲醚的合成。

(2)CO可用于合成甲醇，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3所示。該反應(yīng)ΔH_____0(填“>”或“ <”)。實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是______。

(3)在一定條件下，可發(fā)生反應(yīng)6H2(g)+2CO2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。

	500K	600K	700K	800K
n(H2)∶n(CO2)=1.5	45	33	20	12
n(H2)∶n(CO2)=2	60	43	28	15
n(H2)∶n(CO2)=3	83	62	37	22

根據(jù)上表中數(shù)據(jù)

①溫度一定時(shí)，提高氫碳比n(H2)∶n(CO2)]，CO2的轉(zhuǎn)化率__(填“增大”、“減小”或“不變”)。

②該反應(yīng)的正反應(yīng)為___熱反應(yīng)(填“吸”或“放”)。

Answer 1

【答案】A 2.0 < 在1.3×104 kPa下，CO的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增大壓強(qiáng)CO的平衡轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加 增大 放

【解析】

(1) ①由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率越低，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此分析作答；

②結(jié)合圖像分析作答；

(2)從橫坐標(biāo)上一點(diǎn)，畫(huà)一條平行于縱坐標(biāo)的虛線(xiàn)，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越低轉(zhuǎn)化率越低，說(shuō)明，升溫時(shí)平衡向逆向移動(dòng)；

（3）結(jié)合圖表數(shù)據(jù)及溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響作答。

(1)①A. 由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率越低，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H<0，A項(xiàng)正確；

B. 由圖可知壓強(qiáng)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率：p1> p2> p3，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，溫度一定時(shí)增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故壓強(qiáng)p1> p2> p3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C. 若在p3和316℃時(shí)，起始時(shí)n(H2)：n(CO)=3，相當(dāng)于在原平衡的基礎(chǔ)上增大氫氣的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故CO轉(zhuǎn)化率應(yīng)大于50%，C項(xiàng)正確；

答案選B；

②根據(jù)圖2可知，在n(Mn)/n(Cu)=2.0時(shí)，DME的選擇性以及CO的轉(zhuǎn)化率最高，副產(chǎn)物甲醇的選擇性最低，催化劑最佳配比n(Mn)/n(Cu)=2.0時(shí)有利于合成二甲醚，故答案為：2.0；

(2) 從橫坐標(biāo)上一點(diǎn)0.5處，畫(huà)一條平行于縱坐標(biāo)的虛線(xiàn)，看相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越低轉(zhuǎn)化率越低，說(shuō)明，升溫時(shí)平衡向逆向移動(dòng)；

第二問(wèn)：工業(yè)生產(chǎn)要考慮速經(jīng)濟(jì)效益，要考慮速度和效率，壓強(qiáng)越大需要的條件越高，花費(fèi)越大。

故答案為：<；在1.3×104 kPa下，CO的平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，如果增大壓強(qiáng)CO的平衡轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加；

（3）①根據(jù)圖表數(shù)據(jù)知，溫度一定時(shí)，提高氫碳比[n(H2)∶n(CO2)]，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：增大；

②[n(H2)∶n(CO2)]一定，升高溫度，二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故答案為：放。