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(14分)甲醇是一种重要的化工原料,在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料,分为两阶段制备甲醇:

(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) 

(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 

请回答下列问题:

(1)制备合成气:将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应(i);CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡的时间为5min,则从反应开始到平衡,用氢气表示的平均反应速率为:v(H2) = 

②图中p1  p2(填“<”、”“>”或“=”)。

③为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应如下:

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 

(2)合成甲醇:在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下,向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g),发生反应(ii),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如图所示。

①反应(ii)需在  (填“高温”或“低温”)才能自发进行。

②据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变,

原因是  (用化学方程式表示)。

③在500℃恒压条件下,请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。

(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,其反应的热化学方程式为:

CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ,科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下:

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是  。 (填“3.5×106Pa”、“4.0×106Pa”或“5.0×106Pa”)。

②实际工业生产中采用的温度是80℃,其理由是 

高三化学填空题困难题

少年,再来一题如何?
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