20. 甲醇和乙醇都是重要的化工原料和燃料,工业上常采用CO
2和H
2为原料合成甲醇和乙醇。
I.某实验小组将CO
2(g)和H
2(g)按1:3的比例置于一恒容密闭容器中发生反应:2CO
2(g)+6H
2(g)
CH
3CH
2OH(g)+3H
2O(g)
△H=bkJ•mol
-1。反应过程持续升温,容器中CO
2的浓度随温度T的变化如图1所示,上述反应的pK(pK=-lgK,K表示反应平衡常数)随温度T的变化如图2所示。
①由图1可知,b
___(填“>”“=”或“<”)0。
②图1中点1、2、3对应的逆反应速率v
1、v
2、v
3中最大的是
___(填“v
1”“v
2”或“v
3”);
③图2中当温度为T
1时,pK的值对应A点,则B、C、D、E四点中表示错误的是
___。
④乙烯气相直接水合法过程中会发生乙醇的异构化反应:C
2H
5OH(g)
CH
3OCH
3(g)
△H=+50.7kJ•mol
-1,该反应的速率方程可表示为v
正=k
正•c(C
2H
5OH)和v
逆=k
逆•c(CH
3OCH
3),k
正和k
逆只与温度有关。该反应的活化能E
a(正)
___(填“>”“=”或“<”)E
a(逆),已知:T℃时,k
正=0.006s
-1,k
逆=0.002s
-1,该温度下向某恒容密闭容器中充入1.5mol乙醇和4mol甲醚,此时反应
___(填“正向”或“逆向”)进行。
II.一定温度下,将CO
2和H
2按如下方式充入容积均为2L的两个密闭容器中,发生反应:CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g)∆H<0,10min后达到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反应物投入量 | 1molCO2、3molH2 | amolCO2、bmolH2、cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)(a、b、c均不为零) |
若甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,则此时CO
2的转化率为
___;要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则乙容器中c的取值范围为
___。