
甲醇是一種很好的燃料,工業上用CH
4和H
2O(g)為原料,通過反應Ⅰ和Ⅱ來制備甲醇.請回答下列問題:
(1)將1.0mol CH
4和2.0mol H
2O(g)通入反應室(容積為100L)中,在一定條件下發生反應:
CH
4(g)+H
2O(g)?CO(g)+3H
2(g)(Ⅰ)
CH
4的轉化率與溫度、壓強的關系如圖1所示.
①已知100℃時達到平衡所需的時間為5min,則用H
2表示的平均反應速率為
0.0030mol?L-1?min-1
0.0030mol?L-1?min-1
.
②圖中的p
1<
<
p
2(填“<”、“>”或“=”),100℃時的平衡常數為
2.25×10-4
2.25×10-4
.
③該反應的△H
>
>
0,△S
>
>
0(填“<”、“>”或“=”).
(2)在壓強為0.1MPa條件下,a mol CO與3a mol H
2的混合氣體在催化劑作用下能自發反應生成甲醇:
CO(g)+2H
2(g)?△H<0 (Ⅱ)
①若容器的容積不變,下列措施可增大甲醇產率的是
BD
BD
(填序號).
A.升高溫度
B.將CH
3OH(g)從體系中分離出來
C.恒容下充入He,使體系的總壓強增大
D.再充入a mol CO和3a mol H
2②為了尋找合成甲醇的適宜溫度和壓強,某同學設計了三組實驗,部分實驗條件已經填在了下面的實驗設計表中.
實驗編號 |
T(℃) |
n(CO)/n(H2) |
ρ(MPa) |
1 |
150 |
|
0.1 |
2 |
n |
|
5 |
3 |
350 |
m |
5 |
a.表中剩余的實驗數據:n=
150
150
,m=
.
b.根據反應Ⅱ的特點,如圖是在壓強分別為0.1MPa和5MPa下CO的轉化率隨溫度變化的曲線,請指明圖2中的壓強p
x=
0.1
0.1
MPa.