(14分)甲醇被稱為2l世紀(jì)的新型燃料,工業(yè)上通過下列反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O為原料來制備甲醇。
(1)將1 mol CH4和2 mol H2O(g)通入反應(yīng)室(容積為100L),并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)……Ⅰ
測得CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖。
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①當(dāng)壓強(qiáng)為P1,溫度為100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min。則用H2表示0~5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為______。
②圖中的P1_________P2(填“<”、“>”或“=”)。
③100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______________。
④在其它條件不變時(shí)降低溫度,反應(yīng)Ⅰ的逆反應(yīng)速率將________(填“增大” “減小”或“不變”),反應(yīng)_________移動(dòng)(填“向正方向”、“向逆方向”或“不”)。
(2)在壓強(qiáng)為0.1 MPa條件下, 將a mol CO與 3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇,其反應(yīng)如下:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)……Ⅱ
①則該反應(yīng)的△H________0,△S_________0(填“<”、“>”或“=”)。
②若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是___________。
A.升高溫度 B.將CH3OH(g)從體系中分離 C.充入He,使體系總壓強(qiáng)增大
③為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件,某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的表中。請(qǐng)?jiān)谙卤砜崭裰刑钊胧S嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。
| 實(shí)驗(yàn)編號(hào) | T(℃) | n (CO)/n(H2) | P(MPa) |
| ⅰ | 150 | 1/3 | 0.1 |
| ⅱ | | | 5 |
| ⅲ | 350 | | 5 |