Question

【题目】人们利用焦炭制取水煤气的上艺已广泛用于工业生产中。

I．以焦炭制各水煤气

已知：①C(s)+H2O (g)=CO(g)+H2(g) H= +130.0KJ/mol

②CO2 (g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) H= +40.0KJ/mol

(1) 在工业上，反应①是煤的综合利用的一种途径，其名称是______。 焦炭与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为_____ 。

I I 焦炭废气的再利用

500°C时，在密闭容器中将焦炭废气中的CO2转化为二甲醚，其相关反应为：

主反应：2CO2 (g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

副反应：CO2 (g)+3H2(g)CH3OH(g)+2H2O(g)

(2)测得不同时间段部分物质的浓度如下表：

①1020 m in内，CH3OCH3的平均反应速率V(CH3OCH3)=__________。 ② 在上述特定条件下，己知主反应的速率方程为v=kca(CO2)×cb(H2)/cm(CH3OCH3) (k 为速率常数,a、 b、m均大于0 ) , 下列措施一定能提高主反应的反应速率的是______ (填字母序号)。

A . 适当温度 B .分离出二甲醚

C . 恒压减小c(CO2)/c(H2) D . 恒容下增大c(CO2)

②提高CH3OCH3产率的关键的因素是选用合适的催化剂，其原因是______ 。 若起始时CO2 和H2的浓度比为1:3,根据以上数据计算，上述主反应的平衡常数的计算表达式K= ______

(3)对该反应实验研究得出：在相同温度下，CO2的转化率等物理量随催化剂的组成比的变化关系如图所示。若温度不变，催化剂中n(Mn)/n(Cu)约是______ 时最有利于二甲瞇的合成，此时，若增大反应投料比n(H2)/n(CO2),平衡常数K将____ (填 “增大”、“减小”或 “不变”).

Answer 1

【答案】煤的气化 C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+90.0kJ/mol 0.003mol/(Lmin) BD 合适的催化剂能大幅提高主反应速率，从而提高二甲醚的产率 0.1×（）3/（0.36×0.12） 2 不变

【解析】

I．（1）反应①是碳和水蒸气反应，属于煤的气化；根据盖斯定律分析，①-②可得碳和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热方程式为：C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+90.0kJ/mol；

（2）①1020 m in内，CH3OCH3的平均反应速率V(CH3OCH3)= =0.003mol/(Lmin)；②适当温度没有说明是升温还是降温，不能确定速率的变化，故错误；分离出二甲醚，根据速率方程分析，可以提高主反应的速率，故正确；恒压下减小二氧化碳和氢气的浓度比，不能确定速率的变化，故错误；恒容下增大二氧化碳的浓度，根据速率方程分析，可以提高主反应的速率，故正确。故选BD；

②催化剂能改变反应速率，所以合适的催化剂能大幅提高主反应速率，从而提高二甲醚的产率；主反应：2CO2+6H2 CH3OCH3+3H2O

初 1/3 1 0 0

变 0.2 0.6 0.1 0.3

平 0.1 0.3 0.1 0.3

副反应CO2+3H2 CH3OH+H2O

初 0 0

变 0.1/3 0.1 0.1/3 0.1/3

平 0.1/3

两个反应总体考虑，平衡时各物质的浓度分别为0.1mol/L，0.3 mol/L，0.1 mol/L，（ 0.3+0.1/3） mol/L，平衡常数为 0.1×（）3/（0.36×0.12）。

（3）从图分析，催化剂比例为2时，二甲醚选择性和二氧化碳的转化率最高，所以该组成比时最有利于与二甲醚的合成，若此时增大反应投料比，因为温度不变，平衡常数不变。