Question

【題目】人們利用焦炭制取水煤氣的上藝已廣泛用于工業生產中。

I．以焦炭制各水煤氣

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) 在工業上，反應①是煤的綜合利用的一種途徑，其名稱是______。 焦炭與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式為_____ 。

I I 焦炭廢氣的再利用

500°C時，在密閉容器中將焦炭廢氣中的CO2轉化為二甲醚，其相關反應為：

主反應：2CO2 (g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)

副反應：CO2 (g)+3H2(g)CH3OH(g)+2H2O(g)

(2)測得不同時間段部分物質的濃度如下表：

①1020 m in內，CH3OCH3的平均反應速率V(CH3OCH3)=__________。 ② 在上述特定條件下，己知主反應的速率方程為v=kca(CO2)×cb(H2)/cm(CH3OCH3) (k 為速率常數,a、 b、m均大于0 ) , 下列措施一定能提高主反應的反應速率的是______ (填字母序號)。

A . 適當溫度 B .分離出二甲醚

C . 恒壓減小c(CO2)/c(H2) D . 恒容下增大c(CO2)

②提高CH3OCH3產率的關鍵的因素是選用合適的催化劑，其原因是______ 。 若起始時CO2 和H2的濃度比為1:3,根據以上數據計算，上述主反應的平衡常數的計算表達式K= ______

(3)對該反應實驗研究得出：在相同溫度下，CO2的轉化率等物理量隨催化劑的組成比的變化關系如圖所示。若溫度不變，催化劑中n(Mn)/n(Cu)約是______ 時最有利于二甲瞇的合成，此時，若增大反應投料比n(H2)/n(CO2),平衡常數K將____ (填 “增大”、“減小”或 “不變”).

Answer 1

【答案】煤的氣化 C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+90.0kJ/mol 0.003mol/(Lmin) BD 合適的催化劑能大幅提高主反應速率，從而提高二甲醚的產率 0.1×（）3/（0.36×0.12） 2 不變

【解析】

I．（1）反應①是碳和水蒸氣反應，屬于煤的氣化；根據蓋斯定律分析，①-②可得碳和水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱方程式為：C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H=+90.0kJ/mol；

（2）①1020 m in內，CH3OCH3的平均反應速率V(CH3OCH3)= =0.003mol/(Lmin)；②適當溫度沒有說明是升溫還是降溫，不能確定速率的變化，故錯誤；分離出二甲醚，根據速率方程分析，可以提高主反應的速率，故正確；恒壓下減小二氧化碳和氫氣的濃度比，不能確定速率的變化，故錯誤；恒容下增大二氧化碳的濃度，根據速率方程分析，可以提高主反應的速率，故正確。故選BD；

②催化劑能改變反應速率，所以合適的催化劑能大幅提高主反應速率，從而提高二甲醚的產率；主反應：2CO2+6H2 CH3OCH3+3H2O

初 1/3 1 0 0

變 0.2 0.6 0.1 0.3

平 0.1 0.3 0.1 0.3

副反應CO2+3H2 CH3OH+H2O

初 0 0

變 0.1/3 0.1 0.1/3 0.1/3

平 0.1/3

兩個反應總體考慮，平衡時各物質的濃度分別為0.1mol/L，0.3 mol/L，0.1 mol/L，（ 0.3+0.1/3） mol/L，平衡常數為 0.1×（）3/（0.36×0.12）。

（3）從圖分析，催化劑比例為2時，二甲醚選擇性和二氧化碳的轉化率最高，所以該組成比時最有利于與二甲醚的合成，若此時增大反應投料比，因為溫度不變，平衡常數不變。