二甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上以CO和H2为原料生产二甲醚CH3OCH3的新工艺主要发生三个反应:
①CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g) △H1=-Q1 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H2=-Q2 kJ·mol-1
③CO(g)+ H2O(g)CO2(g) + H2(g) △H3=-Q3 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)新工艺的总反应3H2(g)+ 3CO(g)CH3OCH3(g)+ CO2(g)的热化学方程式为_________。
(2)工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g) + 2H2(g)CH3OH (g) △H
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(Κ)。
温度 |
250℃ |
300℃ |
350℃ |
K |
2.041 |
0.270 |
0.012 |
① 由表中数据判断ΔH 0 (填“ >”、“=”或“<”)。能够说明某温度下该反应是平衡状态的是
A.体系的压强不变
B.密度不变
C.混合气体的相对分子质量不变
D.c(CO)=c(CH3OH)
② 某温度下,将 2mol CO和 6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应 10min后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,计算此温度下的平衡常数K= 。
(3)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ•mol-1。实验室模拟化工生产,在恒容密闭容器中冲入一定量N2和H2后,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如下图。
请回答下列问题:
①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为 。
②在实验Ⅲ中改变条件为采用比实验Ⅰ更高的温度,请在下图中画出实验I和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。