以*醇為原料製取高純H2是重要的研究方向。回答下列問題：（1）*醇水蒸氣重整制*主要發生以下兩個反應。主反應：...

問題詳情：

以*醇為原料製取高純H2是重要的研究方向。回答下列問題：

（1）*醇水蒸氣重整制*主要發生以下兩個反應。

主反應：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)     △H＝＋49kJ·mol－1

副反應：H2(g)＋CO2(g) CO(g)＋H2O(g)     △H＝＋41kJ·mol－1

①*醇在催化劑作用下裂解可得到H2和CO，反應的熱化學方程式為__________________，既能加快反應速率又能提高CH3OH平衡轉化率的一種措施是_________________________。

②適當增大水醇比[n(H2O)：n(CH3OH)]，有利於*醇水蒸氣重整制*，理由是___________。

③某温度下，將n(H2O)：n(CH3OH)＝1：1的原料氣充入恆容密閉容器中，初始壓強為p1，反應達到平衡時總壓強為p2，則平衡時*醇的轉化率為_________________（忽略副反應）。

（2）工業上常用CH4與水蒸氣在一定條件下來製取H2，其反應原理為：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)     △H＝＋203kJ·mol－1，在容積為3L的密閉容器中通入物質的量均為3mol的CH4和水蒸氣，在一定條件下發生上述反應，測得平衡時H2的體積分數與温度及壓強的關係如圖所示。

壓強為p1時，在N點：v正_______v逆(填“大於”“小於”或“等於”)，N點對應温度下該反應的平衡常數K＝________mol2·L－2。

【回答】

    (1). CH3OH(g)⇌CO(g)＋2H2(g) △H＝+90kJ/mol    (2). 升高温度    (3). 提高*醇的轉化率，並有利於抑制CO的生成    (4). （p2/p1-1）×100%    (5). 大於    (6). 48

【解析】

【分析】

（1）根據蓋斯定律確定熱化學方程式；再利用三段式進行計算；

（2）根據圖像，N點向上移動到60%時，達到平衡狀態，正向移動；利用平衡時各物質的濃度根據方程式計算K。

【詳解】（1）①根據蓋斯定律，主反應+副反應即可得到CH3OH(g)⇌CO(g)＋2H2(g) △H＝+90kJ/mol；提高CH3OH平衡轉化率需要平衡正向移動，反應為吸熱反應，升高温度即可提高反應速率，又可提高*醇的轉化率；

②適當增大水醇比[n(H2O)：n(CH3OH)]，可使副反應逆向移動，減少CO的生成，增大*醇的轉化率；

③  CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)

初始：1         1

反應：x         x         x      3x

平衡：1-x      1-x        x      3x

在恆温、恆容密閉中，壓強之比等於物質的量之比，2：（2+2x）=p1：p2；解得x=p2/p1-1，*醇的轉化率=x/1×100%=（p2/p1-1）×100%；

（2）根據圖像可知，壓強為p1時，*氣的體積分數為60%時，反應達到平衡狀態，即生成*氣的物質的量增大，平衡正向移動，則v正大於v逆；平衡時*氣的體積分數為60%，則

CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)

初始：3        3

反應：x        x          x      3x

平衡：3-x     3-x         x      3x

3x/（6+2x）=60%，解得x=2，平衡時，各物質的濃度分別為1/3mol/L、1/3mol/L、2/3mol/L、2mol/L，K=2/3×23/（1/3×1/3）=48。

知識點：電離平衡 水解平衡

題型：綜合題