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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:161 题号:5808530
二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
(1)煤的气化的主要化学反应方程式为:___________________________
(2)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:________________________________________
(3)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
① 2H2(g) + CO(g)CH3OH(g);ΔH = -90.8 kJ·mol1
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH= -23.5 kJ·mol1
③ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g);ΔH= -41.3 kJ·mol1
总反应:3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的ΔH= ___________
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是__________(填字母代号)
a.高温高压                 b.加入催化剂             c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度       e.分离出二甲醚
(4)已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH ,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:

物质

CH3OH

CH3OCH3

H2O

浓度/(mol·L1

0.44

0.6

0.6


① 比较此时正、逆反应速率的大小:v ______ v (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH) = _________;该时间内反应速率v(CH3OH) = __________。达到平衡时甲醇的转化率α(CH3OH)= _________

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(1)在一定条件下可发生分解:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g),一定温度下,在恒容密闭容器中充入一定量进行该反应,能判断反应已达到化学平衡状态的是_______(填字母)。
A.的浓度比保持不变B.容器中压强不再变化
C.2v (NO2)=v (N2O5)D.气体的密度保持不变
(2)是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数,即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应:,该反应中正反应速率,逆反应速率v=k·p(NO)·p(CO2),其中为速率常数,则Kp为_______(用表示)。
(3)1093K时,NO与以物质的量2:1混合,置于某密闭容器中还能发生如下化学反应:,实验测得该反应速率方程(以为基准)为。某时刻测得体系中NO的分压为2.0kPa,则此时的反应速率为_______
(4)在有氧和新型催化剂作用下,可以反应生成,将一定比例的通入装有新型催化剂的反应器。测得相同时间内去除率随温度变化如图所示:

在50~250℃范围内,的去除率先快速上升后变缓的主要原因是_______;380℃后去除率下降的可能原因是_______
(5)工业上可用“氨催化氧化法”生产NO,以氨气、氧气为原料,在催化剂存在下生成NO和副产物的化学方程式如下:
I.
II.
已知:有效的转化率=
在1L恒容密闭容器中充入1molNH3、1.45mol,在催化剂作用下发生两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ,测得不同温度下反应相同时间有关物质的量关系如图所示:

①520℃时,NH3的有效转化率=_______(保留1位小数)。
②工业用氨催化氧化制备,选择的最佳温度是_______
③520℃时,反应Ⅱ的平衡常数K=_______(保留3位有效数字)。
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【推荐2】甲醇是一种可再生能源。工业上可用CO和合成甲醇:。一定条件下向2L的密闭容器中充入1mol CO和2mol 发生反应,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示:

(1)该反应的△H_______0、△S_______0(填“>”“<”或“=”),_______(填“低温”或“高温”)有利于该反应自发进行。
(2)生产中有利于增大CO平衡转化率的措施有_______。(至少写出3条)
(3)①A、B、C三点平衡常数的大小关系是_______
②压强_______(填“>”“<”或“=”);若,计算B点的=_______。(要求写出计算过程,结果保留2位有效数字;为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
③在条件下,由D点到A点过程中,正、逆反应速率之间的关系:_______(填“>”“<”或“=”)。
④比较B点和C点的逆反应速率_______(填“>”“<”或“=”)。
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(1)甲烷转化为合成气的反应中能量变化如图1所示,某些化学键的键能数据如表:
化学键O=OC—HH—HC≡O
键能/(kJ•mol-1)498.84134361072
该反应的热化学方程式为___
(2)CO和H2合成二甲醚的反应为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),T2℃时,向5L恒容密闭容器中充入1molCO(g)和2molH2(g),发生该反应,达到平衡时,测得容器内总压强为p,CO的体积分数为25%,则T2℃时,反应的平衡常数Kp=___(用含p的代数式表示Kp,分压=总压×物质的量分数)。
(3)CO和H2合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H<0。若在容积可变的密闭容器中充入mmolCO和nmolH2,(2m≠n)发生反应并达到平衡,CO的平衡转化率随温度(T)、压强(p)的变化曲线如图2所示。

①能判断该反应达到化学平衡状态的是___(填标号)。
a.密度不再变化
b.H2的转化率和CO的转化率相等
c.混合气体的平均相对分子质量不再改变
②比较p1___p2(填“>”“<”或“=”),理由___
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