Question

【題目】二醚水蒸氣重整制氫過(guò)程涉及的主要反應(yīng)如下：

i CH3OCH3(g)+H2O(g)===2CH3OH(g) △H=+23. 6 kJ·mol－1

ii CH3OH (g)+ H2O (g)=CO2(g)+3H2(g) △H=+49. 5 kJ·mol－1

iii CH3OH (g)==CO(g)+2H2(g) △H=+90.7 kJ·mol－1

iv H2O (g)+ CO (g)= CO 2(g)+ H2(g) △H=－41.2 kJ·mol－1

各反應(yīng)平衡常數(shù)與溫度變化關(guān)系如下表：

（1）重整反應(yīng)CH3OCH3(g)+3H2O(g)===2CO2(g)+6H2(g) △H=x kJ·mol－1，回答下列問(wèn)題：

①x=___________

②有利于提高重整反應(yīng)中CH3OCH3平衡轉(zhuǎn)化率的條件為___________(填標(biāo)號(hào))。

A.高溫低壓 B.低溫高壓 C.高溫高壓 D.低溫低壓

③若在恒溫剛性容器中進(jìn)行重整反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)[CH3OCH3]=10mol·L－1，[H2O]=0.2mol·L－1，[H2]=10 mol·L－1，[CO2]=40 mol·L－1則反應(yīng)溫度約為___________。

④723K時(shí)，v=k·[c(CH3OCH3)]2·[c(CO2)]－1.5為重整反應(yīng)速率方程。在相同條件下，c(CO2)分別為a、b、c時(shí)，H2產(chǎn)率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖，則a、b、c由小到大的順序?yàn)?/span>___________。

（2）CO會(huì)造成燃料電池催化劑中毒，重整反應(yīng)體系中CO體積分?jǐn)?shù)隨水醚比與溫度的變化關(guān)系如右圖。

①相同溫度下，水醚比為___________時(shí)CO體積分?jǐn)?shù)最高。

②實(shí)際生產(chǎn)中選擇反應(yīng)溫度為250℃的原因?yàn)?/span>___________；選擇水醚比為3~6的原因?yàn)?/span>___________。

Answer 1

【答案】+112.6 A 623K c b a 1 相同條件下，溫度過(guò)高CO體積分?jǐn)?shù)較高，溫度過(guò)低反應(yīng)速率較小 相同條件下，水醚比<3，CO體積分?jǐn)?shù)過(guò)高，水醚比>6，H2含量過(guò)低

【解析】

根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；根據(jù)勒夏特列原理反應(yīng)平衡移動(dòng)的方向；根據(jù)題干信息結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)需要分析解答。

（1）重整反應(yīng)CH3OCH3(g)+3H2O(g)===2CO2(g)+6H2(g) △H=x kJ·mol－1，回答下列問(wèn)題：

①根據(jù)蓋斯定律：反應(yīng)CH3OCH3(g)+3H2O(g)===2CO2(g)+6H2(g)由i+ii+iii+iv所得，則 x=

+23. 6 kJ·mol－1+49.5kJ·mol－1+90.7kJ·mol－1-41.2kJ·mol－1=+112.6kJ·mol－1，

故答案為：+112.6；

②重整反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，且反應(yīng)后氣體的體積減小，所以根據(jù)勒夏特列原理，高溫、低壓時(shí)，平衡向正方向移動(dòng)，所以條件為高溫低壓，

故答案為：A；

③K==(106×402)/10×0.23=2×1010，根據(jù)圖表數(shù)據(jù)623K時(shí)，Ki× Kii×Kiii×Kiv=2×1010，

故答案為：623K；

④根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，當(dāng)生成物二氧化碳的濃度越大時(shí)，氫氣的產(chǎn)率越高。結(jié)合圖像知，a、b、c由小到大的順序?yàn)?/span>c b a ，

故答案為：c b a；

（2）①如圖所示，相同溫度下，水醚比為1時(shí)CO體積分?jǐn)?shù)最高，

②根據(jù)題干信息結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)需要分析得，實(shí)際生產(chǎn)中選擇反應(yīng)溫度為250℃的原因?yàn)橄嗤瑮l件下，溫度過(guò)高CO體積分?jǐn)?shù)較高，溫度過(guò)低反應(yīng)速率較��；選擇水醚比為3~6的原因?yàn)橄嗤瑮l件下，水醚比<3，CO體積分?jǐn)?shù)過(guò)高，水醚比>6，H2含量過(guò)低，

故答案為：1；相同條件下，溫度過(guò)高CO體積分?jǐn)?shù)較高，溫度過(guò)低反應(yīng)速率較小；相同條件下，水醚比<3，CO體積分?jǐn)?shù)過(guò)高，水醚比>6，H2含量過(guò)低。