Question

【題目】“低碳循環(huán)”引起各國(guó)的高度重視，而如何降低大氣中的的含量及有效地開發(fā)利用，也正成為科學(xué)家研究的主要課題。利用直接加氫合成二甲醚包括以下三個(gè)相互聯(lián)系的反應(yīng)。

I甲醇的合成

II甲醇脫水

Ⅲ逆水汽變換

已知：相關(guān)物質(zhì)變化的焓變示意圖如下：

（1）請(qǐng)寫出直接加氫合成二甲醚的熱化學(xué)方程式：________________。

（2）保持恒溫恒容的條件，當(dāng)a充入、b充入，在其他條件不變時(shí)，請(qǐng)?jiān)谙聢D中分別畫出平衡時(shí)的體積分?jǐn)?shù)隨投料比變化的曲線圖，請(qǐng)用a、b標(biāo)注曲線圖。_________

（3）在恒容密閉容器里按體積比為充入二氧化碳和氫氣，一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)條件后，下列變化能說(shuō)明平衡一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的是________________。

A．正反應(yīng)速率先增大后減小

B．逆反應(yīng)速率先增大后減小

C．化學(xué)平衡常數(shù)K值增大

D．反應(yīng)物的體積分?jǐn)?shù)增大

（4）溫度、壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)中平衡轉(zhuǎn)化率和二甲醚的選擇性的影響如下圖1，圖2：

①根據(jù)圖1，下列說(shuō)法正確的是________。

A．溫度較高時(shí)，反應(yīng)以逆水汽變換反應(yīng)為主，溫度升高，反應(yīng)速率加快，所以轉(zhuǎn)化率增大

B．溫度較低時(shí)，反應(yīng)以合成二甲醚為主，正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡轉(zhuǎn)化率降低

C．由圖像可知，加氫合成二甲醚應(yīng)該選擇具有良好的低溫活性的催化劑

D．由圖像可知，高溫有利于逆水汽變換反應(yīng)，而不利于二甲醚的生成

②根據(jù)圖2可知：隨著壓強(qiáng)升高，平衡轉(zhuǎn)化率和二甲醚的選擇性都增大，分析原因：__________。

（5）在，壓強(qiáng)為3．0MPa的反應(yīng)條件下，氫碳比 對(duì)轉(zhuǎn)化率和二甲醚選擇性的影響見圖3．分析實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中制備二甲醚選擇氫碳比在3~6之間的原因：________________。

Answer 1

【答案】 B BCD 反應(yīng)為減壓反應(yīng)，隨著壓強(qiáng)升高反應(yīng)正移，平衡轉(zhuǎn)化率和二甲醚的選擇性都增大 可提高產(chǎn)物的純度，提高原料的利用率

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算熱化學(xué)方程式；

（2）根據(jù)熱化學(xué)方式判斷投料比的最值，再利用平衡移動(dòng)判斷1molCO2和2molCO2體積分?jǐn)?shù)變化；

（3）利用勒夏特列原理判斷平衡移動(dòng)方向；

（4）由圖一可知，反應(yīng)溫度較低時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率較高，二甲醚選擇性較高，反應(yīng)主要乙生成二甲醚為主，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高反應(yīng)逆移CO2轉(zhuǎn)化率下降，溫度較高時(shí)反應(yīng)主要以逆水汽變換反應(yīng)為主，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高反應(yīng)正移CO2轉(zhuǎn)化率升高；由圖二可知：隨著壓強(qiáng)升高，平衡轉(zhuǎn)化率和二甲醚的選擇性都增大，反應(yīng)以生成二甲醚為主，壓強(qiáng)升高反應(yīng)正移二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大；

（5）由圖可知?dú)涮急?/span>在3~6之間二甲醚的選擇性較大，反應(yīng)主要以生成二甲醚為主，二氧化碳轉(zhuǎn)化率隨著氫碳比的增大而增大。

（1）由焓變示意圖可知 由2①+②可得,故答案為：；

（2）由方程式可知當(dāng)投料比時(shí)，體積分?jǐn)?shù)最大，CO2投入增加平衡正移體積分?jǐn)?shù)增大，故可得曲線圖，故答案為：；

（3）A. 增大反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)速率先增大后減小，不一定逆向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；

B. 逆反應(yīng)速率先增大后減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，故B正確；

C. 化學(xué)平衡常數(shù)K值增大，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；

D. 反應(yīng)物的體積百分含量增大，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；

故答案選：B。

（4）①A．溫度較高時(shí)，反應(yīng)以逆水汽變換反應(yīng)為主，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡正移，所以轉(zhuǎn)化率增大，故A錯(cuò)誤；

B．溫度較低時(shí)，反應(yīng)以合成二甲醚為主，正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆移平衡轉(zhuǎn)化率降低，故B正確；

C．由圖像可知，加氫合成二甲醚應(yīng)該選擇具有良好的低溫活性的催化劑，故C正確；

D．由圖像可知，高溫有利于逆水汽變換反應(yīng)，而不利于二甲醚的生成，故D正確；

故答案選：BCD；

②由圖二可知：隨著壓強(qiáng)升高，平衡轉(zhuǎn)化率和二甲醚的選擇性都增大，反應(yīng)以生成二甲醚為主，壓強(qiáng)升高反應(yīng)正移二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大；故答案為：反應(yīng)為減壓反應(yīng)，隨著壓強(qiáng)升高反應(yīng)正移，平衡轉(zhuǎn)化率和二甲醚的選擇性都增大；

（5）由圖可知?dú)涮急?/span>在3~6之間二甲醚的選擇性較大，反應(yīng)主要以生成二甲醚為主，可提高產(chǎn)物的純度，二氧化碳轉(zhuǎn)化率隨著氫碳比的增大而增大，提高原料的利用率，故答案為：可提高產(chǎn)物的純度，提高原料的利用率。