Question

【題目】人們利用焦炭制取水煤氣的上藝已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。

I．以焦炭制各水煤氣

已知：①C(s)+H2O (g)=CO(g)+H2(g) H= +130.0KJ/mol

②CO2 (g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H= +40.0KJ/mol

(1) 在工業(yè)上，反應(yīng)①是煤的綜合利用的一種途徑，其名稱是______。 焦炭與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為_____ 。

I I 焦炭廢氣的再利用

500°C時(shí)，在密閉容器中將焦炭廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚，其相關(guān)反應(yīng)為：

主反應(yīng)：2CO2 (g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

副反應(yīng)：CO2 (g)+3H2(g)CH3OH(g)+2H2O(g)

(2)測(cè)得不同時(shí)間段部分物質(zhì)的濃度如下表：

①1020 m in內(nèi)，CH3OCH3的平均反應(yīng)速率V(CH3OCH3)=__________。 ② 在上述特定條件下，己知主反應(yīng)的速率方程為v=kca(CO2)×cb(H2)/cm(CH3OCH3) (k 為速率常數(shù),a、 b、m均大于0 ) , 下列措施一定能提高主反應(yīng)的反應(yīng)速率的是______ (填字母序號(hào))。

A . 適當(dāng)溫度 B .分離出二甲醚

C . 恒壓減小c(CO2)/c(H2) D . 恒容下增大c(CO2)

②提高CH3OCH3產(chǎn)率的關(guān)鍵的因素是選用合適的催化劑，其原因是______ 。 若起始時(shí)CO2 和H2的濃度比為1:3,根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算，上述主反應(yīng)的平衡常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式K= ______

(3)對(duì)該反應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究得出：在相同溫度下，CO2的轉(zhuǎn)化率等物理量隨催化劑的組成比的變化關(guān)系如圖所示。若溫度不變，催化劑中n(Mn)/n(Cu)約是______ 時(shí)最有利于二甲瞇的合成，此時(shí)，若增大反應(yīng)投料比n(H2)/n(CO2),平衡常數(shù)K將____ (填 “增大”、“減小”或 “不變”).

Answer 1

【答案】煤的氣化 C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+90.0kJ/mol 0.003mol/(Lmin) BD 合適的催化劑能大幅提高主反應(yīng)速率，從而提高二甲醚的產(chǎn)率 0.1×（）3/（0.36×0.12） 2 不變

【解析】

I．（1）反應(yīng)①是碳和水蒸氣反應(yīng)，屬于煤的氣化；根據(jù)蓋斯定律分析，①-②可得碳和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱方程式為：C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+90.0kJ/mol；

（2）①1020 m in內(nèi)，CH3OCH3的平均反應(yīng)速率V(CH3OCH3)= =0.003mol/(Lmin)；②適當(dāng)溫度沒(méi)有說(shuō)明是升溫還是降溫，不能確定速率的變化，故錯(cuò)誤；分離出二甲醚，根據(jù)速率方程分析，可以提高主反應(yīng)的速率，故正確；恒壓下減小二氧化碳和氫氣的濃度比，不能確定速率的變化，故錯(cuò)誤；恒容下增大二氧化碳的濃度，根據(jù)速率方程分析，可以提高主反應(yīng)的速率，故正確。故選BD；

②催化劑能改變反應(yīng)速率，所以合適的催化劑能大幅提高主反應(yīng)速率，從而提高二甲醚的產(chǎn)率；主反應(yīng)：2CO2+6H2 CH3OCH3+3H2O

初 1/3 1 0 0

變 0.2 0.6 0.1 0.3

平 0.1 0.3 0.1 0.3

副反應(yīng)CO2+3H2 CH3OH+H2O

初 0 0

變 0.1/3 0.1 0.1/3 0.1/3

平 0.1/3

兩個(gè)反應(yīng)總體考慮，平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為0.1mol/L，0.3 mol/L，0.1 mol/L，（ 0.3+0.1/3） mol/L，平衡常數(shù)為 0.1×（）3/（0.36×0.12）。

（3）從圖分析，催化劑比例為2時(shí)，二甲醚選擇性和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率最高，所以該組成比時(shí)最有利于與二甲醚的合成，若此時(shí)增大反應(yīng)投料比，因?yàn)闇囟炔蛔�，平衡常�?shù)不變。