甲醇是一種很好的燃料,工業(yè)上用CH
4和H
2O(g)為原料,通過(guò)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ來(lái)制備甲醇.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)將1.0mol CH
4和2.0mol H
2O(g)通入反應(yīng)室(容積為100L)中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):
CH
4(g)+H
2O(g)?CO(g)+3H
2(g)(Ⅰ)
CH
4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示.
①已知100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min,則用H
2表示的平均反應(yīng)速率為
0.0030mol?L-1?min-1
0.0030mol?L-1?min-1
.
②圖中的p
1<
<
p
2(填“<”、“>”或“=”),100℃時(shí)的平衡常數(shù)為
2.25×10-4
2.25×10-4
.
③該反應(yīng)的△H
>
>
0,△S
>
>
0(填“<”、“>”或“=”).
(2)在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下,a mol CO與3a mol H
2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇:
CO(g)+2H
2(g)?△H<0 (Ⅱ)
①若容器的容積不變,下列措施可增大甲醇產(chǎn)率的是
BD
BD
(填序號(hào)).
A.升高溫度
B.將CH
3OH(g)從體系中分離出來(lái)
C.恒容下充入He,使體系的總壓強(qiáng)增大
D.再充入a mol CO和3a mol H
2②為了尋找合成甲醇的適宜溫度和壓強(qiáng),某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在了下面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中.
實(shí)驗(yàn)編號(hào) |
T(℃) |
n(CO)/n(H2) |
ρ(MPa) |
1 |
150 |
|
0.1 |
2 |
n |
|
5 |
3 |
350 |
m |
5 |
a.表中剩余的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):n=
150
150
,m=
.
b.根據(jù)反應(yīng)Ⅱ的特點(diǎn),如圖是在壓強(qiáng)分別為0.1MPa和5MPa下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線,請(qǐng)指明圖2中的壓強(qiáng)p
x=
0.1
0.1
MPa.