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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:171 题号:17154046
乙醇是一种重要的工业原料,广泛应用于能源、化工、食品等领域。
Ⅰ.工业上乙烯水化制乙醇过程中能量变化如图所示:

(1)图中所示活化能最大的步骤是第_______步。
(2)写出该反应过程中速率最快的基元反应:_______
Ⅱ.研究显示乙酸甲酯催化加氢也可以制取乙醇,主要反应如下:
   
   
(3)已知反应,则_______
(4)在体积密闭容器中进行上述反应时发现,流速过大时乙酸甲酯的转化率下降,其原因可能是_______
Ⅲ.乙醇的一种重要用途是与乙酸反应合成乙酸乙酯。已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表:
纯物质沸点/℃恒沸混合物(质量分数)沸点/℃
乙醇78.3乙酸乙酯(0.92)+水(0.08)70.4
乙酸117.9乙酸乙酯(0.69)+乙醇(0.31)71.8
乙酸乙酯77.1乙酸乙酯(0.83)+乙醇(0.08)+水(0.09)70.2
(5)实际生产中,一般控制乙酸过量。若   ,则控制乙酸过量的作用有_______
(6)一种新的乙醇催化合成乙酸乙酯的方法如下:。在常压下反应,冷凝收集,测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图所示。关于该方法,下列推测不合理的是_______。
A.该反应的最宜温度应为325℃
B.适当减小体系压强,有利于提高乙醇平衡转化率
C.在催化剂作用下,乙醚是反应历程中的中间产物
D.提高催化剂的活性和选择性,减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键

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【推荐1】甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K):
温度250 ℃300 ℃350 ℃
K2.00.270.012

(1)在一定条件下将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中发生反应Ⅰ,5 min后测得c(CO)=0.4 mol·L1,计算可得此段时间的反应速率(用H2表示)为________mol·L1·min1
(2)由表中数据判断ΔH1______(填“>”“<”或“=”)0;反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3_________(用ΔH1和ΔH2表示)。
(3)若容器容积不变,则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是______(填序号)。
a.充入CO,使体系总压强增大
b.将CH3OH(g)从体系中分离
c.充入He,使体系总压强增大
d.使用高效催化剂
(4)写出反应Ⅱ的化学平衡常数表达式:K__________________;保持恒温恒容,将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍,则化学平衡_______(填“正向”“逆向”或“不”)移动,平衡常数K__________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)比较这两种合成甲醇的方法,原子利用率较高的是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
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【推荐2】I.以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点,但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。
(1)以甲醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应:
主反应:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) H=+49kJ·mol-1
副反应:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) H=+41kJ·mol-1
甲醇蒸气在催化剂作用下裂解得到H2和CO,则该反应的热化学方程式为____
II.工业上用CH4与水蒸气在一定条件下制取H2,原理为:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H=+203kJ·mol-1
该反应逆反应速率表达式为:v逆=k•c(CO)•c3(H2),k为速率常数,某温度下测得实验数据如表:
CO浓度(mol·L-1)H2浓度(mol·L-1)逆反应速率(mol·L-1·min-1)
0.05c14.8
c2c119.2
c20.158.1
(2)由上述数据可得该温度下,该反应的逆反应速率常数k为____L3·mol-3·min-1
(3)在体积为3L的密闭容器中通入物质的量均为3mol的CH4和水蒸气,在一定条件下发生上述反应,测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示:

则压强P1___P2(填“大于”或“小于”,后同),N点v(正)____M点v(逆),Q点对应温度下该反应的平衡常数K=____
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【推荐3】甲烷化是绿色低碳前沿技术研发的热点方向之一,在环境保护方面显示出较大潜力。涉及反应如下:
主反应:       
副反应:       
回答下列问题:
(1)向密闭容器中充入反应合成,平衡时混合气体中含碳物质的物质的量随温度的变化如图所示。

①工业上,常选用作为合成温度,原因是__________
时,经过t分钟反应达平衡,t分钟内用表示的反应速率为______;该温度下对甲烷的选择性=________。(已知:选择性)
(2)在体积相等的多个恒容密闭容器中,分别充入发生上述主反应(忽略副反应),已知该反应的速率方程为,其中为速率常数,只受温度影响。在不同温度下反应相同时间,测得转化率与温度关系如图所示。

①c点______(填“达平衡”或“未平衡”)。
②主反应活化能(正)___(逆)(填“>”或“<”),代表的曲线是______(填“”或“”)。
温度下达平衡时总压为p,该反应的________(列出计算式)。
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