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文档简介
执教:施雪娟二轮复习多重反应的转化率和选择性
考
情
分
析(2023)(2022)(2021)(2020)(2025)复
习
目
标
通过CO2的资源化利用认识多重反应体系中化学反应的转化率与选择性背
景
资
料反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
ΔH=41.2kJ·mol−1CO2催化加氢合成二甲醚Q1:温度高于300℃时,CO2平衡转化率随
温度升高而上升的原因是?反应ⅠΔH<0,温度升高,正向进行程度减小,CO2平衡转化率减小;反应
Ⅱ
ΔH>0,温度升高,正向进行程度增大,CO2平衡转化率增大;且反应
Ⅱ
增大程度大于反应Ⅰ
减小程度。反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol−11.平衡转化率Δn(CO2)反应n(CO2)总量×100%α(CO2)=Q2:试分析H2的平衡转化率随温度的变化
趋势,在图中用红笔画出。
低温区,以反应___为主,α(H2)___α(CO2)高温区,以反应___为主,α(H2)___α(CO2)Ⅰ
Ⅱ
<
投料比=1∶3
化学计量数之比=1∶3投料比=1∶3
化学计量数比=1∶11.平衡转化率反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol−1Q3:反应温度为250℃时,CO2实际转化率为X,
保持温度不变,使用活性更高的催化剂
能
否将CO2实际转化率由X提高到Y?理由?不能反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol−1(反应2小时)2.实际转化率催化剂的使用不能使平衡发生移动,不能改变平衡转化率(反应2小时)Q4:控制温度和反应时间不变,可以提高CO2实际转化
率的措施有哪些?增大压强增加H2的投料量使用催化活性更高的催化剂提高速率反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol−12.实际转化率转化率平衡转化率非平衡转化率平衡问题速率问题温度、浓度、压强温度、浓度、压强、催化剂……反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol−1模
型
构
建Q5:图3中CH3OCH3的平衡选择性随温度
升高逐渐下降的原因是?反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol−13.平衡选择性投入的CO2反应的CO2(_______)未反应CO2生成CH3OCH3的CO2(__________________)生成CO的CO2
(_____________)CH3OCH3的选择性CO的选择性转化率反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol−1多重体系的选择性Δn(CO2)反应n(CO2)总量×100%α=若生成amolCH3OCH3,bmolCO,则反应的CO2为
molb2a+b×100%==2a2a+b×100%2a+b反应ⅠΔH<0,温度升高,反应Ⅰ正向进行程度减小,生成的CH3OCH3减少;反应
Ⅱ
ΔH>0,温度升高,反应Ⅱ正向进行程度增大,生成的CO增多;CH3OCH3的平衡选择性降低。反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol−13.平衡选择性Q5:图3中CH3OCH3的平衡选择性随温度
升高逐渐下降的原因是?Q6:在图3中画出CO的平衡选择性随温度
变化的曲线。反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol−13.平衡选择性Q7:图4中虚线表示其它条件一定时,P2压
强下CH3OCH3的平衡选择性随温度变
化的曲线,判断P1和P2大小,340℃时,
两条曲线几乎交于一点的原因是?反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol−13.平衡选择性P1>P2
340
℃,主要发生反应II,反应II是前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响,CO选择性相同,则CH3OCH3选择性相同。Q8:210℃时,在催化剂作用下CO2与H2反
应2小时后,测得CH3OCH3选择性约为
70%(图中A点)。不改变温度和反应时间,
能够进一步提高CH3OCH3选择性的措施有?增大压强使用反应Ⅰ活性更高的催化剂反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol−1(反应2小时)4.实际选择性Q9:图-5中,在230℃~300℃范围内,
CH3OCH3实际选择性高于相同温度下
的平衡选择性,可能原因是?反应Ⅰ活化能比较低,反应速率快;反应Ⅱ活化能比较高,反应速率慢。反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol−1(反应2小时)4.实际选择性Q10:CO2实际转化率和CH3OCH3实际选择性部分数据如表所示:
则CO2催化加氢直接合成CH3OCH3的最佳温度为
℃,
你选择的依据是:
。240℃时,CH3OCH3的产率最高温度220℃240℃260℃280℃300℃CO2实际转化率7%12%15%18%22%CH3OCH3实际选择性70%80%60%40%30%240CH3OCH3产率4.9%9.6%9%7.2%6.6%反应
Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1反应
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol−1(反应2小时)5.综合分析产率
=转化率×选择性模
型
构
建反应的CO2(_______)生成CH3OCH3的CO2(__________________)生成CO的CO2
(_____________)CH3OCH3的选择性CO的选择性转化率若生成amolCH3OCH3,bmolCOb2a+b×100%==2a2a+b×100%选择性转化率平衡转化率非平衡转化率平衡问题速率问题温度、浓度、压强温度、浓度、压强、催化剂……Δn(CO2)反应n(CO2)总量×100%α=选择性平衡选择性非平衡选择性平衡问题速率问题温度、浓度、压强温度、浓度、压强、催化剂……1.在催化剂作用下,以CO2和H2为原料进行合成的实验。保持压强一定,将起始混合气体通过装有催化剂的反应管,测得出口处转化率和选择性与温度的关系如图所示。已知反应管内发生的反应为:能
力
提
升Q1:220℃~240℃时,CO2转化率随温度升高而升高,主要原因是:
。Q2:220℃~280℃时,反应1的速率
反应2的速率Q3:为提高CH3OH的产率,应研发
℃下催化活性更强的催化剂
(在220℃~280℃的温度中进行选择)反应1:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=﹣49.5kJ·mol−1反应2:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol−1温度升高,催化剂的活性增强与温度升高共同使CO2转化率升高高于220能
力
提
升Q1:反应的最佳温度为
。Q2:温度在300℃~550℃时,CO2平衡转化率逐渐减小的原因是?Q3:温
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