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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:919 题号:20578835
甲酸甲酯(HCOOCH3)是一种重要的有机合成中间体,可通过甲醇催化脱氢法制备,其工艺过程包含以下反应:
反应Ⅰ:2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g)               K1,△H1=+51.2kJ•mol-1
反应Ⅱ:CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)             K2,△H2=+90.1kJ•mol-1
回答下列问题:
(1)反应HCOOCH3(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H3=________kJ•mol-1,K3=________(用K1、K2表示)。
(2)对于反应Ⅰ:增大压强,平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)。保持压强不变,要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施是________________
(3)在400kPa、铜基催化剂存在下,向密闭容器中通入CH3OH进行Ⅰ、Ⅱ两个反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。

①随温度升高,CH3OH的平衡组成比例呈现如图所示趋势的原因是________
②550K时,反应2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g)的平衡常数Kp=________kPa,CH3OH的平衡转化率为________
③研究表明,在700K以后升高体系温度,HCOOCH3的产率下降,可能的原因是________
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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)
【推荐1】甲醇可采用多种方法制备,其用途广泛,是重要的化工原料。
Ⅰ.利用合成气(CO、CO2、H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)
(1)反应①过程中能量变化如下图所示,下列说法正确的是______________(填选项标号)。

A.①反应的△H=逆反应活化能-正反应活化能
B.把1molCO(g)和2molH2(g)充入密闭容器中充分反应,达平衡时放出的热量为91kJ
C.从图中信息可知加入催化剂能改变反应历程和热效应
D.相同条件下,CO(g)和H2(g)反应生成1mol液态CH3OH放出的热量大于91kJ
(2) 现利用①和②两个反应合成CH3OH, 已知CO可使反应的催化剂寿命下降。
若氢碳比表示为f= [(n(H2)-n(CO2)]/[(n(CO)-n(CO2)],则理论上f=______________时,原料气的利用率最高。但生产中往往采用略高于该值的氢碳比,理由是:______________________________
Ⅱ.甲醇可用于制取甲酸甲酯,其反应方程式为:CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) △H<0。科研人员的部分研究结果如下:

(3)从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”图和生产成本角度分析,工业制取甲酸甲酯应选择的最佳压强是______________________(填“3.5×106 Pa”“4.0×106 Pa”或“5.0×106 Pa”)。
(4)实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是_______________________________________
Ⅲ.甲醇还可以用于合成二甲醚,发生的反应为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
已知该反应在某温度下的平衡常数为900,此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分浓度如下:
物质CH3OHCH3OCH3H2O
浓度(mol/L)1.250.90.9

(5)比较此时正、逆反应速率的大小: v___________v (填“>“<”或“=”)。
(6) 若加入CH3OH后,经6min反应达到平衡,则该时间内平均反应速率v (CH3OH) =___________mol/ (L·min)。
2018-05-01更新 | 249次组卷
解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)

【推荐2】研究减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:

反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.6kJ/mol

反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)△H2=+23.4kJ/mol

反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H3

(1)△H3=__kJ/mol。

(2)恒温恒容条件下,在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2,发生反应I。下列描述能说明反应I达到平衡状态的是__(填序号)。

A.反应体系总压强保持不变

B.容器内的混合气体的密度保持不变

C.水分子中断裂2NA个H-O键,同时氢分子中断裂3NA个H-H键

D.CH3OH和H2O的浓度之比保持不变

(3)反应II在某温度下的平衡常数为0.25,此温度下,在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反应到某时刻测得各组分浓度如下:

物质

CH3OCH3(g)

H2O(g)

CH3OH(g)

浓度/mol·L-1

1.8

1.8

0.4

当反应达到平衡状态时,混合气体中CH3OH体积分数(CH3OH)%=___%。

(4)在某压强下,反应III在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图所示。T1温度下,将6molCO2和12molH2充入2L的密闭容器中,5min后反应达到平衡状态,则0~5min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=_KAKBKC三者之间的大小关系为__

(5)CO2溶于水形成H2CO3。已知常温下H2CO3的电离平衡常数K1=4.4×10-7K2=4.7×10-11,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=1.75×10-5。常温下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,NH4HCO3溶液显__(填“酸性”、“中性”或“碱性”);请计算反应NH+HCO+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=__

(6)据文献报道,CO2可以在酸性水溶液中用情性电极电解得到乙烯,其原理如图所示。b电极上的电极反应式__,该装置中使用的是__(“阴”或“阳”)离子交换膜。

2020-12-01更新 | 165次组卷
解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)
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【推荐3】为实现可持续发展,近年来我国加强“碳一化工”的研究和生产。回答下列问题:
I.工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:
(1)该反应在不同温度下的化学平衡常数如下表。
温度/250300350
2.0410.2700.012
①该反应的化学平衡常数表达式为___________
②由表中数据判断该反应的___________(填“>”“=”或“<”)0。
③某温度下,将充入的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得,则此时的温度为___________
(2)要提高的平衡转化率,可以采取的措施是___________(填字母)。
a.增加的浓度 b.加入催化剂  c.升温  d.加入  e.加入惰性气体  f.分离出甲醇
II.
(3)已知:

催化氢化合成的热化学方程式:___________
(4)在一定条件下,发生催化氢化合成甲醇的反应。体系中的平衡转化率的关系如图所示,分别表示温度或压强。

表示的物理量是___________
②判断的大小关系:___________(填“<”“=”或“>”),并简述理由:___________
2023-12-15更新 | 40次组卷
共计 平均难度:一般