Question

（10分）某煤化廠設(shè)計(jì)了如下清潔生產(chǎn)工藝，先用兩種方法同時(shí)生產(chǎn)原料氣，再調(diào)整①②的比例，合成塔中催化劑為CuO/ZnO/Al₂O₃/V₂O₃)。該催化劑在250℃和5MPa的操作條件下表現(xiàn)出很好的活性。合成氣經(jīng)循環(huán)利用，最終碳元素全部轉(zhuǎn)變甲醇，排空的只有水蒸氣，合成原理簡(jiǎn)圖為：

 

試回答下列問題

（1）工業(yè)上用的催化劑由CuO和ZnO組成(質(zhì)量比為1∶1)，最終體系中含二氧化碳， Cu₂O的比例也保持相對(duì)恒定，從平衡角度考慮，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

                ▲            。

（2）參考CO+2H₂CH₃OH的平衡常數(shù)，工業(yè)上采用稍高的壓強(qiáng)（5MPa）和250℃，其可能原因是：                                                ▲                                       。

（3）為使①和②中CO、CO₂及H₂合成甲醇時(shí)原子利用率最高，且各物質(zhì)均無(wú)剩余（假定轉(zhuǎn)化率為100%）。反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體與反應(yīng)②產(chǎn)生的氣體最佳體積比為           ▲         。

（4）某合作學(xué)習(xí)小組的同學(xué)按照上題（3）的結(jié)論，取①的產(chǎn)物與②的產(chǎn)物混合氣體67.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），其中CO的體積分?jǐn)?shù)為x，通過(guò)模擬裝置合成，得到甲醇的物質(zhì)的量隨CO體積分?jǐn)?shù)變化的函數(shù)關(guān)系式，并作出圖象 (假定CO先與H₂反應(yīng),CO完全反應(yīng)后，CO₂才與H₂反應(yīng)，且各步轉(zhuǎn)化率均為100%)。

 

Answer 1

（1）CO+2CuOCu₂O+CO₂(或CO+CuOCu+CO₂)

 

（2）溫度低平衡產(chǎn)率高，但反應(yīng)速率達(dá)到平衡的時(shí)間，經(jīng)濟(jì)效益不高，且這種催化劑可能在250℃下活潑最大；采中稍高的壓強(qiáng)有利于提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，更高的壓強(qiáng)雖可提高轉(zhuǎn)化率但動(dòng)力消耗大，經(jīng)濟(jì)效益反應(yīng)不高

 

（3）4:1

（4）解：當(dāng)x =0.2 ,y =0.9 mol ;0≤x＜0.2　,y=2x+0.5　

0.2＜x≤0.25 ,y=1.5-3x

(第4小題4分，其它每小題2分，共10分)

解析: