Question

（14分）在一个装有可移动活塞的容器中模拟传统工业合成氨的反应：N₂(g)+3H₂(g)
2NH₃(g)，反应达到平衡后，测得NH₃的物质的量为amol
（1）保持容器内的温度和压强不变，向平衡体系中又通入少量的H₂，再次达到平衡后，测得NH₃的物质的量为bmol，则 a       b（填入“＞”或“＜”或“＝”或“无法确定”，下同）。若向平衡体系中通入的是少量N₂，则 a       b。
煤制油是一项新兴的、科技含量较高的煤化工技术，发展煤制油对我国而言具有重大意义。下列是煤通过间接液化技术制汽油和丙烯的主要工艺流程图。

已知甲醇制烃的反应原理为：

（2）为了提高原料利用率，上述工艺中应控制合成气中V(CO)：V(H₂)=           。
（3）由二甲醚在催化剂作用下转化为丙烯的化学方程式为：                             。
（4）每生产1t甲醇约耗煤1.5t，每生产1 t汽油约需耗2.4t甲醇，2015年我国煤制油将达到1000万吨，则2015年当年需消耗原煤约                   万吨。
（5）采用MTG法生产的汽油中，均四甲苯（1,2,4,5-四甲基苯）质量分数约占4 %～7%，均四甲苯的结构简式为：                                         。
（6）采用DMTO技术，若获得乙烯和丙烯及丁烯3种烃，生成丁烯的选择性（转化丁烯的甲醇的物质的量与甲醇总物质的量之比）为20%，其余生成乙烯和丙烯，设丙烯的选择性为x，今有403.2L(标准状况)合成气，且完全转化为甲醇，甲醇转化为烯烃的总转化率亦为100%，请作出丙烯的物质的量随x变化的曲线。

Answer 1

（每空2分共14分）
（1）a<b 无法确定。
为说明问题方便起见，设原浓度皆为1mol?L^-1，加入H₂时，H₂的浓度增大，设为原浓度的x倍（x>1），N₂、NH₃的浓度均减小相同倍数，设为原来浓度的y倍（y<1），则Q（浓度商）= y/x³ K（K为平衡常数），所以Q<K，平衡向正反应方向移动，故得。
为说明问题方便起见，设原浓度皆为1mol?L^-1，加入N₂时，N₂的浓度增大，设为原浓度的x倍（x>1），H₂、NH₃的浓度均减小相同倍数，设为原来浓度的y倍（y<1），则Q（浓度商）= 1/xyK（K为平衡常数），xy可以等于、大于或小于1，所以Q、K大小无法比较，讨论分析如下：若xy=1，则a=b；若xy>1，则a<b；若xy<1，则a>b。
（2）1∶2
（3）3CH₃OCH₃2CH₃－CH=CH₂ + 3H₂O （4）3600 
（5）
（6）

解析（1）a<b 无法确定。
为说明问题方便起见，设原浓度皆为1mol?L^-1，加入H₂时，H₂的浓度增大，设为原浓度的x倍（x>1），N₂、NH₃的浓度均减小相同倍数，设为原来浓度的y倍（y<1），则Q（浓度商）= y/x³ K（K为平衡常数），所以Q<K，平衡向正反应方向移动，故得。
为说明问题方便起见，设原浓度皆为1mol?L^-1，加入N₂时，N₂的浓度增大，设为原浓度的x倍（x>1），H₂、NH₃的浓度均减小相同倍数，设为原来浓度的y倍（y<1），则Q（浓度商）= 1/xyK（K为平衡常数），xy可以等于、大于或小于1，所以Q、K大小无法比较，讨论分析如下：若xy=1，则a=b；若xy>1，则a<b；若xy<1，则a>b。
（2）1∶2
根据方程式CO＋2H₂CH₃OH，当投料比为1：2时转化率最大，且相等。
（3）3CH₃OCH₃2CH₃－CH=CH₂ + 3H₂O 
（4）3600
每生产1t甲醇约耗煤1.5t，每生产1 t汽油约需耗2.4t甲醇，2015年我国煤制油将达到1000万吨，则2015年当年需消耗原煤约1000万吨×2.4×1.5=3600万吨
（5）
（6）合成气的物质的量为：403.2L/22.4L·mol^-1=18mol
由方程式可知：CO＋2H₂CH₃OH，生成甲醇6mol,生成丙烯用6xmol,生成丙烯的量为6x/3=2x,即n=2x,是一条直线，如图