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在一定条件下,用CO和H2为原料合成甲醇,其反应方程式为:CO+2H2CH2OH(气).当原料气中H2和CO的比例不同时,对CO的转化率以及平衡混合物中CH3OH的体积分数都有影响.

(1)以m表示H2和CO的物质的量之比(即H2∶CO=m∶1),α表示CO的平衡转化率,x为平衡中的CH3OH的体积分数,则x=________.

(2)下表列出m=1,2,3,4时的部分实验数据,据此数据得出反应物的比例对CO转化率(α)以及平衡混合物中CH3OH体积分数(x)产生影响的结论,并在实际生产中选择最佳的反应配比.则:

①所得结论是________;

②反应物的最佳配比是多少?为什么?

答案:
解析:

  (1)×100%

  (2)①增大H2的浓度只能在一定范围内提高CH3OH的体积分数;②n(H2)∶n(CO)=2∶1时为最佳数比


练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2012?许昌三模)碳及其化合物的研究具有重要的现实意义.
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应的化学方程式为:
3
3
C+
2
2
K2Cr2O7+
8
8
H2SO4
H2SO4
3
3
CO2↑+
2
2
K2SO4+
2
2
Cr2(SO43+
8
8
H2O
请完成并配平上述化学方程式.
(2)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
下表所列数据是在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.0 0.27 0.012
①在一定条件下将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中发生反应,5分钟后测得c(CO)=0.4mol/L,算此段时间的反应速率(用H2表示)
0.24
0.24
mol/(L?min);
②由表中数据判断上述合成甲醇反应的△H
0(填“>”、“<”或“=”)
③在容积为1L的恒容容器中,分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律.如图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系请回答:
(Ⅰ)在上述三种温度中,曲线Z对应的温度是
270℃
270℃

(Ⅱ)利用图中a点对应的数据,计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常数K=
4L2?mol-2
4L2?mol-2

④一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳.写出该电池负极发生反应的电极方程式
CH3OH+H2O═CO2+6H++6e-
CH3OH+H2O═CO2+6H++6e-

(3)CO2在自然界循环时可与CaCO3反应,CaCO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9.CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2CO3溶液混合,若Na2CO3溶液的浓度为7×10-4 mol/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为
1.6×10-5mol/L
1.6×10-5mol/L

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2009?海淀区一模)乙二酸通常以二水合物的形式存在,俗称草酸晶体.已知草酸晶体在101℃时熔化并开始升华,157℃时大量升华,继续升温会分解生成CO、CO2和H2O.
(1)下列关于乙二酸的叙述正确的是(填编号)
①②③④
①②③④

①能和乙二醇发生酯化反应
②能使酸性高锰酸钾溶液褪色
③其溶液能使蓝色石蕊试纸变红
④能和碳酸氢钠溶液反应生成气体
欲验证上述性质,除用到胶头滴管、试管和玻璃导管外,还必需要使用的玻璃仪器有
酒精灯
酒精灯
玻璃棒
玻璃棒

(2)乙二酸的工业生产方法之一是以乙二醇为原料,在一定条件下,用空气氧化得到.写出该反应的化学反应方程式

(3)欲检验草酸晶体受热分解的产物中是否有CO2,甲、乙两位同学分别设计了装置1、装置2来完成实验.

(I)简述检验装置1气密性的操作方法
如图连接好装置,将导管b没入水中,微热(或手捂)试管a,看到导管口处有气泡冒出,撤火(或松手)后,观察到导管内有一段水柱上升,则说明该装置的气密性良好
如图连接好装置,将导管b没入水中,微热(或手捂)试管a,看到导管口处有气泡冒出,撤火(或松手)后,观察到导管内有一段水柱上升,则说明该装置的气密性良好

(II)B和E两个装置中更合理的是
E
E
,理由为
B中的导管过长、过细,冷凝后的乙二酸晶体可能会堵塞导管而存在安全隐患;E中采用U型管,与冰水的接触面积更大,更有利于乙二酸蒸气的冷凝,防止了乙二酸蒸气干扰CO2的检验
B中的导管过长、过细,冷凝后的乙二酸晶体可能会堵塞导管而存在安全隐患;E中采用U型管,与冰水的接触面积更大,更有利于乙二酸蒸气的冷凝,防止了乙二酸蒸气干扰CO2的检验

(III)请从A~F中选择合适的仪器,组装一套可更好达到实验目的装置,按照气流由左到右的顺序依次为(用字母表示):
A、E、F
A、E、F

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科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?浦东新区一模)能源短缺是人类面临的重大问题之一.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.工业上合成甲醇一般采用以下反应:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)+Q
下表所列数据是上述反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)在一定条件下将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中发生反应,5分钟后测得c(H2)=1.5mol/L,则此段时间内的反应速率(用CH3OH表达)
0.15
0.15
mol/(L?min).
(2)由表中数据分析可知,Q
0(填“>”、“<”或“=”).其它条件不变的情况下,若压缩容器的体积,则平衡
向正反应方向
向正反应方向
移动(“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”),化学平衡常数K
不变
不变
(填“增大”、“减小”或“不变”).
(3)在体积一定的密闭容器中,能说明该反应已处于化学平衡状态的是
c
c
(填编号).
a.V(CO)=1/2V(H2)             b.混合气体的密度保持不变
c.反应体系中的热效应不再变化     d.c(CO):c(CH3OH)=1:1
(4)寻找到合适的催化剂是实现反应工业化的关键.该反应使用催化剂无法实现的目标是
bd
bd
(填编号).
a.提高单位时间内甲醇的产量      b.增大混合气体中甲醇的体积分数
c.缩短达到平衡所需时间          d.提高一氧化碳的转化率.

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科目:高中化学 来源: 题型:

能源短缺是人类面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应I:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)+Q1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)+Q2
下表所列数据是反应I在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.270 0.012
(1)在一定条件下将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中发生反应I,5分钟后测得c(CO)=0.2mol/L,计算此段时间的反应速率(用H2表达)
 
 mol/(L?min).
(2)由表中数据判断Q1
 
0(填“>”、“<”或“=”).
(3)若容器容积不变,下列措施可提高反应I中CO转化率的是
 
(选填编号).
a.充入CO,使体系总压强增大           b.将CH3OH(g)从体系中分离
c.充入He,使体系总压强增大            d.原料气循环使用
(4)写出反应Ⅱ的平衡常数表达式:K=
 
;由于CO2化学惰性很大,因此找到合适的催化剂是实现该反应工业化的关键.该反应使用催化剂无法达到的效果是
 
(选填编号).
a.提高甲醇的单位时间产量      b.提高CO2的转化率   c.缩短达到平衡所需时间.

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