碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用,甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应:
①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.8 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH2=+49 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
请回答下列问题:
(1)ΔH3= 。
(2)温度升高对反应②的影响是 。
(3)控制反应条件,反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示:
①合成二甲醚的最佳氢碳比为 。
②对于气相反应,用某组分B的平衡分压pB代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数(记作Kp),水煤气合成二甲醚反应的平衡常数Kp表达式为 。
答案 (1)-41.8 kJ·mol-1
(2)反应速率加快,有利于平衡向正反应方向移动
(3)①1∶1 ②
解析 (1)①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.8 kJ·mol-1
②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH2=+49 kJ·mol-1
依据盖斯定律计算②-①得到③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.8 kJ·mol-1。
(2)CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH2=+49 kJ·mol-1,正反应是气体体积增大的吸热反应,升高温度反应速率加快,升高温度有利于平衡向正反应方向移动。
(3)①3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),由图像分析可知合成二甲醚的最佳氢碳比是1∶1。②对于反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),反应的平衡常数Kp表达式为生成物平衡分压幂次方乘积除以反应物平衡分压幂次方乘积,即Kp=。
化学反应速率:
1.定义:化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。
2.表示方法:在容积不变的反应器中,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。即:
3.单位:mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1等。
4.注意:
(1)化学反应速率是指一段时间内的平均速率,而不是瞬时速率;通常前一段时间的平均反应速率要快于后一段时间的平均反应速率,反应速率均取正值,即v>0。
(2)在一定温度下,固体和纯液体物质单位体积的物质的量保持不变,即物质的量浓度为常数,因此在表示化学反应速率时,不代入固体或纯液体物质的浓度。浓度是指气体或溶液的浓度。
(3)同一个化学反应在相同的条件下、在同一段时间内,用不同物质表示反应速率时,数值可能相同也可能不同,但表达的意义都相同,即反应的快慢程度是一样的。
(4)在同一反应巾用不同的物质来表示反应速率时,其数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比.
如化学反应: , ,所以
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