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节能减排是一个世界性的问题,为降低大气中CO2含量,某科学家提出“绿色化学”构想:即把工厂排出的富含CO2的废气经净化后用碳酸钾溶液吸收,然后再把CO2从溶液中提取出来,在合成塔中经化学反应使废气中的CO2与氢气反应转变为燃料甲醇。 (1)合成甲醇
节能减排是一个世界性的问题,为降低大气中CO2含量,某科学家提出“绿色化学”构想:即把工厂排出的富含CO2的废气经净化后用碳酸钾溶液吸收,然后再把CO2从溶液中提取出来,在合成塔中经化学反应使废气中的CO2与氢气反应转变为燃料甲醇。 (1)合成甲醇
admin
2016-04-11
49
问题
节能减排是一个世界性的问题,为降低大气中CO
2
含量,某科学家提出“绿色化学”构想:即把工厂排出的富含CO
2
的废气经净化后用碳酸钾溶液吸收,然后再把CO
2
从溶液中提取出来,在合成塔中经化学反应使废气中的CO
2
与氢气反应转变为燃料甲醇。
(1)合成甲醇反应的化学方程式为CO
2
(g)+3 H
2
(g)=CH
3
OH(g)+H
2
O(g)△H<0,从平衡移动原理分析,低温有利于提高原料气的平衡转化率。而实际生产中采用的温度为300℃,除考虑温度对反应速率的影响外,还主要考虑了_________;
(2)从合成塔分离出甲醇的原理与下列________操作的原理比较相似(填字母);
A.过滤 B.分液
C.蒸馏 D.结晶
(3)假如在体积为1L的合成塔中,充入1 mol CO
2
和3 mol H
2
,测得CO
2
(g)和CH
3
OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡,v(H
2
)=________;能使平衡体系中n(CH
3
OH)/n(CO
2
)增大的措施有_________(写一种即可);
(4)如将CO
2
与H
2
以1:4的体积比混合,在适当的条件下可制得CH
4
;
已知:①CH
4
(g)+2O
2
=CO
2
(g)+2H
2
O(1) △H
1
=一890 kJ/mol
②H
2
(g)+
=H
2
O(1) △H
2
=一285.8 kJ/mol
写出CO
2
(g)与H
2
(g)反应生成CH
4
(g)与液态水的热化学方程式:______________。
选项
答案
(1)催化剂的催化活性 (2)C (3)0.24mol.L
-1
.min
-1
增大反应压力 (4)CO
2
(g)+4H
2
(g)[*]CH
4
(g)+2H
2
O(1);△H=一253.2 kJ.mol
-1
解析
(1)在实际生产中,为了加快反应速率、降低反应条件等,通常要使用催化剂,本题所涉及反应也要使用催化剂,故在确定反应温度时,除考虑反应速率、转化率外,还需考虑催化剂的催化活性。
(2)将甲醇和水进行分离是利用了甲醇和水沸点不同的原理,这与蒸馏的原理相似,故选C。
(3)由合成甲醇的化学方程式可知甲醇的生成速率和氢气的反应速率为1:3,由图像可知从反应开始到达到平衡的10min内,甲醇的浓度变化为0.8 mol.L
-1
,其生成速率为0.08 mol.L
-1
.min
-1
,所以氢气的反应速率为0.24 mol.L
-1
.min
-1
。
增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,即沿正反应方向移动,增加H
2
的浓度,也可使反应向正反应方向移动,此时,平衡体系中CH
3
OH增多,CO
2
减少,CH
3
OH和CO
2
的物质的量之比增大。
(4)将两个方程式进行计算,4×②一①得,CO
2
(g)+4H
2
(g)
CH
4
(g)+2H
2
O(1),此时,△H
2
×4-△H
1
=4×(一285.8 kJ.mol
-1
)一(一890 kJ.mol
-1
)=一253.2 kJ.mol
-1
,故所求的热化学方程式为CO
2
(g)+4H
2
(g)
CH
4
(g)+2H
2
O(1);△H=一253.2 kJ.mol
-1
。
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