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甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在...

甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为COCO2H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:

COg+2H2gCH3OHg   H1

CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og   H2

CO2g+H2gCOg+H2Og   H3

回答下列问题:

1)反应①的化学平衡常数K的表达式为___;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为___(填曲线标记字母),其判断理由是___

2)合成气的组成2.60时,体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。αCO)值随温度升高而___(填增大减小),其原因是___。图2中的压强由大到小为___,其判断理由是___

 

K= a 反应①为放热反应,平衡常数应随温度升高变小 减小 升高温度时,反应①为放热反应,平衡向向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低 P3>P2>P1 相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响,故增大压强时,有利于CO的转化率升高 【解析】 (1)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值;反应①为放热反应,温度升高,K值减小; (2)由图象可知,压强一定时,温度越高,CO的转化率降低,根据升高温度对反应①和③的影响进行分析;相同温度下,反应③为等体积反应,压强改变不影响平衡的移动,反应①正向为体积缩小的反应,增大压强,平衡正向移动,CO转化率增大,据此进行分析判断。 (1)反应①的化学平衡常数K=;反应①为放热反应,温度升高,K值减小,因此能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为a; (2)由图象可知,压强一定时,温度越高,CO的转化率降低,反应①为放热反应,升高温度平衡逆向移动,体系中CO的量争夺,反应③为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,CO的量增多,因此随着温度的升高,CO的转化率减小;相同温度下,反应③为等体积反应,压强改变不影响平衡的移动,反应①正向为体积缩小的反应,增大压强,平衡正向移动,CO转化率增大,因此增大压强有利于CO的转化率的升高,所以压强的大小关系为:P3>P2>P1。
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催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一,研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OHCO,反应的热化学方程式如下:

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)    H1=53.7kJ•mol-1    I

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)    H2    II

某实验室控制CO2H2初始投料比为12.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:

TK

催化剂

CO2转化率(%

甲醇选择性(%

543

Cat.1

12.3

42.3

543

Cat.2

10.9

72.7

553

Cat.1

15.3

39.1

553

Cat.2

12.0

71.6

 

[备注]Cat.1Cu/ZnO纳米棒;Cat.2Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比

1)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是___

2)在如图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下反应过程-能量示意图___

 

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煤燃烧排放的烟气含有SO2NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题:

在鼓泡反应器中通入含有SO2NO的烟气,反应温度为323KNaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如表。

离子

SO42−

SO32−

NO3

NO2

Cl

c/mol·L−1

8.35×10−4

6.87×10−6

1.5×10−4

1.2×10−5

3.4×10−3

 

由实验结果可知,脱硫反应速率___脱硝反应速率(填大于小于)。原因是除了SO2NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是___

 

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三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:

对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323K343KSiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

343K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是___;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有______

 

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乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题:

1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)。再水解生成乙醇。乙烯气相直接水合反应C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)的与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是:___

2)如图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H2O)n(C2H4)=11)

①图中压强P1P2P3P4的大小顺序为:___,理由是:___

②气相直接水合法党采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290℃,压强6.9MPan(H2O)n(C2H4)=0.61。乙烯的转化率为5℅。若要进一步提高乙烯的转化率,除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有:______

 

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25℃,浓度都是1mol/L的四种正盐溶液,其pH情况如下:

AX

BX

AY

BY

pH=7c(X-)=1mol/L

pH=4

 

pH=6

 

(1)AY溶液pH______7 (填“>”、“<”或“=”);

(2)将等浓度的HXHY稀释相同的倍数,溶液的pH变化幅度:HX______HY;若将等体积、等pHAOHBOH溶液在稀释时pH均下降2,则加水量:AOH______BOH(均填“>”、“<”或“=”);

(3)在BX溶液中:c(B+)+c(H+)-c(OH-)=________mol/L;在AY溶液中:c(A+)-c(Y-)=___________(用两项表示);

 

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