Question

【題目】研究和深度開發CO、CO2的應用對構建生態文明社會具有重要的意義。

(1)①將合成氣以n(H2)∶n(CO)=2通入1 L的反應器中，一定條件下發生反應：4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH，CO的平衡轉化率隨溫度、壓強變化關系如圖1所示，下列說法正確的是__(填字母)。

A. ΔH<0

B. p1<p2<p3

C. 若在p3和316 ℃時，起始時n(H2)∶n(CO)=3，則達到平衡時，CO轉化率小于50%

②采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。觀察圖2回答問題：催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為____時最有利于二甲醚的合成。

(2)CO可用于合成甲醇，反應的化學方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖3所示。該反應ΔH_____0(填“>”或“ <”)。實際生產條件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，選擇此壓強的理由是______。

(3)在一定條件下，可發生反應6H2(g)+2CO2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。

	500K	600K	700K	800K
n(H2)∶n(CO2)=1.5	45	33	20	12
n(H2)∶n(CO2)=2	60	43	28	15
n(H2)∶n(CO2)=3	83	62	37	22

根據上表中數據

①溫度一定時，提高氫碳比n(H2)∶n(CO2)]，CO2的轉化率__(填“增大”、“減小”或“不變”)。

②該反應的正反應為___熱反應(填“吸”或“放”)。

Answer 1

【答案】A 2.0 < 在1.3×104 kPa下，CO的平衡轉化率已經很高，如果增大壓強CO的平衡轉化率提高不大，而生產成本增加 增大 放

【解析】

(1) ①由圖可知，壓強一定時，溫度越高，平衡時CO的轉化率越低，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動；正反應為氣體體積減小的反應，溫度一定時，增大壓強平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，據此分析作答；

②結合圖像分析作答；

(2)從橫坐標上一點，畫一條平行于縱坐標的虛線，看相同壓強下不同溫度時CO的平衡轉化率，溫度越低轉化率越低，說明，升溫時平衡向逆向移動；

（3）結合圖表數據及溫度對化學平衡的影響作答。

(1)①A. 由圖可知，壓強一定時，溫度越高，平衡時CO的轉化率越低，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，故正反應為放熱反應，即△H<0，A項正確；

B. 由圖可知壓強對應的轉化率：p1> p2> p3，正反應為氣體體積減小的反應，溫度一定時增大壓強平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，故壓強p1> p2> p3，B項錯誤；

C. 若在p3和316℃時，起始時n(H2)：n(CO)=3，相當于在原平衡的基礎上增大氫氣的濃度，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，故CO轉化率應大于50%，C項正確；

答案選B；

②根據圖2可知，在n(Mn)/n(Cu)=2.0時，DME的選擇性以及CO的轉化率最高，副產物甲醇的選擇性最低，催化劑最佳配比n(Mn)/n(Cu)=2.0時有利于合成二甲醚，故答案為：2.0；

(2) 從橫坐標上一點0.5處，畫一條平行于縱坐標的虛線，看相同壓強下不同溫度時CO的平衡轉化率，溫度越低轉化率越低，說明，升溫時平衡向逆向移動；

第二問：工業生產要考慮速經濟效益，要考慮速度和效率，壓強越大需要的條件越高，花費越大。

故答案為：<；在1.3×104 kPa下，CO的平衡轉化率已經很高，如果增大壓強CO的平衡轉化率提高不大，而生產成本增加；

（3）①根據圖表數據知，溫度一定時，提高氫碳比[n(H2)∶n(CO2)]，CO2的轉化率增大，故答案為：增大；

②[n(H2)∶n(CO2)]一定，升高溫度，二氧化碳轉化率減小，該反應向逆反應方向移動，說明正反應是放熱反應，故答案為：放。