Question

【題目】由合成氣制備乙醇一般有兩種方法：

（1）直接合成法①2CO2(g) + 6H2(g) CH3CH2OH(g) + 3H2O(g) △H1

②2CO(g) +4H2(g) CH3CH2OH(g) +H2O(g) △H2= -253.6kJ·mol-1

（2）間接合成法

合成氣反應(yīng)生成二甲醚（CH3OCH3），二甲醚羰基化合生成乙酸甲酯，乙酸甲酯加氫得到乙醇。其生產(chǎn)流程如下圖所示：

③ 3CO(g) + 3H2(g) CH3OCH3(g) + CO2 △H3= -260.2kJ·mol-1

④ CH3OCH3(g) + CO(g) CH3COOCH3(g)

回答下列問題：

（1）在5MPa、起始投料量n(H2):n(CO2)=3：1時，測得不同溫度時反應(yīng)①中各物質(zhì)的平衡組成如圖1所示：

①反應(yīng)①的△H1 0，△S 0。（填“>”、“<”或“=”）

②已知CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) △H= -41 kJ·mol-1，則△H1= 。

③500K時，反應(yīng)達(dá)到平衡后，在t1min時升溫到600K，反應(yīng)在t2min重新達(dá)到平衡，請在圖2中畫出體系中水的體積分?jǐn)?shù)在t1min后的變化曲線。

（2）對反應(yīng)③處于化學(xué)平衡狀態(tài)時的描述，正確的是 。（填字母）。

A．CO的含量保持不變 B．容器中CH3OCH3濃度與CO2濃度相等

C．3V正（CO）=V正(CH3OCH3) D．體系的溫度保持不變

（3）間接合成法中將甲醇（CH3OH）循環(huán)使用的目的是 。

（4）在2Mpa、T℃時1L的恒容容器中，充入1.0mol乙酸甲酯和2.0mol氫氣，發(fā)生反應(yīng)⑤，經(jīng)t min后反應(yīng)達(dá)到平衡，測得乙酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為75%。則氫氣的反應(yīng)速率v(H2)= ，平衡常數(shù)K= 。

Answer 1

【答案】（1）①<；<②－171.6kJ·mol-1

③（達(dá)平衡時H2O%大于40%小于45%）

（2）AD

（3）由于甲醇分子間脫水可生成二甲醚，既實現(xiàn)了甲醇的回收利用，又增加了甲醚的含量，提高了目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率。（“實現(xiàn)甲醇的回收利用，提高原子利用率”等合理答案都給分，）

（4）1.5/t mol·L-1·min-1；9

【解析】

試題分析：①根據(jù)圖示，升高溫度，乙醇的含量減小，平衡逆向移動，正反應(yīng)放熱，△H1<0；正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減少的反應(yīng)，所以△S<0；②2CO(g) +4H2(g) CH3CH2OH(g) +H2O(g) △H2= -253.6kJ·mol-1；⑤CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) △H= -41 kJ·mol-1；根據(jù)蓋斯定律，②－⑤×2得：2CO2(g) + 6H2(g) CH3CH2OH(g) + 3H2O(g) △H1=－171.6kJ·mol-1；③500K時，反應(yīng)達(dá)到平衡后，在t1min時升溫到600K，反應(yīng)在t2min重新達(dá)到平衡，水的體積分?jǐn)?shù)由60%降至達(dá)平衡時H2O%大于40%小于45%，；

（2）對反應(yīng)③處于化學(xué)平衡狀態(tài)時的描述，正確的是 。（填字母）。

A．根據(jù)定義，CO的含量保持不變，一定平衡；B容器中CH3OCH3濃度與CO2濃度相等，不一定平衡；

C．根據(jù)定義V正=V逆，達(dá)到平衡，3V正（CO）=V正(CH3OCH3) 不一定平衡 D．體系的溫度保持不變，一定平衡；

（3）間接合成法中將甲醇（CH3OH）循環(huán)使用的目的是實現(xiàn)甲醇的回收利用，提高原子利用率。

（4）CH3COOCH3+2H2→CH3CH2OH+ CH3OH

開始 1 2 0 0

轉(zhuǎn)化 0.75 1.5 0.75 0.75

平衡 0.25 0.5 0.75 0.75

在2Mpa、T℃時1L的恒容容器中，充入1.0mol乙酸甲酯和2.0mol氫氣，發(fā)生反應(yīng)⑤，經(jīng)t min后反應(yīng)達(dá)到平衡，測得乙酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為75%。則氫氣的反應(yīng)速率v(H2)= 1.5/t mol·L-1·min-1，平衡常數(shù)K=9。