题目

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27-1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) =　▲　。 100℃时该反应的平衡常数K==　▲　；若升高温度，平衡常数K将　▲　（填“增大”、”“减小”或“不变”）。    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)。      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）。 答案：．(14分，每空2分) （1）①0.003mol·L-1min-1 （2分） K== 2.25×10-4； 增大。 ② < （2分）  ③ 3:1  （2分）（2）① 低温 （2分）  ② Cu2O+CO2Cu+CO2 （2分） 无可逆箭头不计分

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