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题型:解答题-工业流程题 难度:0.65 引用次数:268 题号:7950419
二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型能源,它清洁、高效、具有优良的环保性能。
Ⅰ.工业制备二甲醚的生产流程如下:

催化反应室中(压强2.0~10.0 MPa,温度230~280℃)进行下列反应:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.7 kJ/mol                       
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-23.5 kJ/mol       
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol             
(1)甲烷氧化可制得合成气,反应如下:CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=-35.6 kJ/mol。该反应是____________反应(填“自发”或“非自发”)。
(2)催化反应室中总反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH= _____________。该反应的平衡常数表达式为:_______;在830℃时K=1.0,则在催化反应室中该反应的K______1.0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)上述反应中,可以循环使用的物质有__________
Ⅱ.如图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。

a电极是________极,其电极反应方程式为_________________

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【推荐1】近年来我国大力加强温室气体催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。回答下列问题:
(1)已知:      
      
写出催化氢化合成甲醇的热化学方程式:___________;并用表示此反应的化学平衡常数___________
(2)为提高的产率,理论上应采用的条件是___________(填字母)。
a.高温、高压       b.低温、低压       c.高温、低压       d.低温、高压
(3)在250℃时,在某恒容密闭容器中进行由催化氢化合成的反应,如图为不同投料比[]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。则反应物X是___________(填“”或“”)。
   
(4)在250℃时,在的恒容密闭容器中加入及催化剂,时反应达到平衡,测得
①前的平均反应速率___________
②化学平衡常数___________(用分数表示)。
③下列描述中能说明上述反应已达平衡的是___________(填字母)。
a.       
b.单位时间内生成的同时生成
c.       
d.容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
④催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,得到如下表四组实验数据。
实验编号温度/K催化剂的转化率/%甲醇的选择性/%
A543纳米棒12.342.3
B543纳米片11.972.7
C553纳米棒15.339.1
D553纳米片12.070.6
根据上表所给数据,用生产甲醇的最优条件为___________(填实验编号)。
2023-10-13更新 | 74次组卷
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【推荐2】在天然气、焦炉煤气和半水煤气等工业气体中是一种有害杂质,其脱除方法主要有空气氧化法、电解法、热解法。回答下列问题:
(1)空气氧化法:相关反应的热化学方程式如下:
ⅰ.
ⅱ.
反应___________(用表示)。
(2)电解法:原理如图甲所示:

①阳极的电极反应式为___________
②阳极液水解析出的离子方程式为___________
(3)热分解法:原理为。在一定压强下,将加入恒压密闭容器中,发生上述反应,经过相同时间,的转化率与温度的关系如图乙所示:

___________(填“>”“<”)0。
②温度越高的转化率越接近其平衡转化率的原因是___________
③不改变外界条件,从P点到N点可采用的方法是___________
④若起始时在恒容密闭容器中充入发生反应,平衡时的转化率为40%,气体总压强为pPa.则该温度下平衡常数___________Pa(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
2023-10-01更新 | 11次组卷
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【推荐3】大气中日益增多的含碳气体以为主。请回答:
(1)工业上可以用来生产二甲醚,T℃下有关反应及相关数据如下
序号反应K
-90.7a
-23.5b
-41.2c
①反应的平衡常数为_______
②在恒容容器中反应生成二甲醚:,只改变下列一个条件,平衡转化率一定增大的是_______(填字母序号)。
A.加入催化剂       B.降低温度       C.充入惰性气体       D.增大初始值
已知T℃下,若c>1,则该反应的平衡常数_______(填“<”、“>”或“=”)。
(2)一定条件下,可发生如下反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
图1为反应Ⅰ反应过程与能量的关系,图2为混合体系的的图象关系。已知需用相对分压代替浓度计算,气体的相对压强。请回答:

①图1历程分成多步进行,写出反应速率最快一步的化学方程式_______。若加入某物质M后,分解历程变为虚线所示曲线,判断物质M能否催化分解?并说明理由_______
②图2中直线a、b属于甲烷分解的是_______(填字母),在A点对应温度下,测得的平衡分压为16kPa,则的平衡分压为_______
2022-04-14更新 | 472次组卷
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