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题型:解答题-原理综合题 难度:0.85 引用次数:443 题号:12999367
CO2作为未米的重要碳源,其选择性加氢合成CH3OH一直是研究热点,在CO2加氢合成CH3OH的体系中,同时发生以下反应:
反应i:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)∆H1<0
反应ii:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2>0
(1)在特定温度下,由稳定态单质生成lmol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓(△fH)。表中为几种物质在298K的标准生成焓,则反应ii的∆H2=___kJ·mol−1
物质H2(g)CO2(g)CO(g)H2O(g)
fH(kJ·mol−1)0−394−111−242

(2)若实验测得反应i:υ=k·c(CO2)·c3(H2),υ=k·c(CH3OH)·c(H2O)(k、k为速率常数)。1899年阿仑尼乌斯指出化学反应速率常数和温度的定量关系为:k=A,其中k为速率常数,A、R为常数,Ea为活化能,T为热力学温度,e为自然对数的底。则达到平衡后,仅加入催化剂,k增大的倍数___(填“>”“<”或“=")k增大的倍数。
(3)在CO2加氢合成CH3OH的体系中,下列说法错误的是___(填标号).
A.增大H2浓度有利于提高CO2的转化率
B.若升高温度,反应i的正反应速率减小:反应ii的正反应速率增大
C.体系达平衡后,若压缩体积,则反应i平衡正向移动,反应ii平衡不移动
D.选用合适的催化剂可以提高CH3OH在单位时间内的产量
(4)某温度下,向容积为1L的密闭容器中通入2molCO2和10molH2,10min后体系达到平衡,此时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为50%。
已知:CH3OH的选择性X=×100%
①用CO2表示0~10min内平均反应速率υ(CO2)=___
②反应i的平衡常数K=___L2/mol2(写出计算式即可)。
(5)维持压强和投料不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器,二氧化碳的转化率a(CO2)和甲醇的选择性χ(CH3OH)随温度变化的关系如图所示:

已知催化剂活性受温度影响变化不大,结合反应i和反应ii,分析235℃后曲线变化的原因。
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是___
②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是___

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