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甲醇是一种可再生能源,具有广泛的应用前景。工业上采用下列两种反应合成甲醇:

反应I:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)       ΔH1

反应II:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2

(1)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

2.04

0.25

0.012

①由表中数据判断ΔH1 _________0 (填“>”、“=”或“<”)。

②某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中,5 min后达到平衡,测得c(CO)=0.2 mol/L,则用H2表示的5min内该反应的反应速率v(H2)=_______mol·L-1·min-1,该温度下此反应的平衡常数为___________,此时的温度为________(从上表中选择)。

(2)一定条件下,将1 mol CO与 3 mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇。若容器容积不变,下列措施可提高CO转化率的是________。

A.升高温度                 B.将CH3OH(g)从体系中分离

C.恒容条件下充入He           D.再充入适量的 H2

(3)为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

实验编号

温度(℃)

n(CO)/n(H2)

压强(MPa)

1

a

1/2

0.2

2

200

b

5

3

350

1/2

0.2

A.则上表中剩余的实验条件数据:a=________、b=_______。

B.根据反应I的特点,左下图是在压强分别为0.2MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强Py=______MPa。

(4)上述反应中需要用到H2做反应物,以甲烷为原料制取氢气是常用的制氢方法。已知:

①CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)    ΔH = +206.2 kJ·mol-1

②CH4(g) + CO2(g) = 2CO(g) + 2H2(g)   ΔH = +247.4 kJ·mol-1

则CH4和H2O(g)反应生成CO2和H2的热化学方程式为:__________________________。

高二化学综合题困难题

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