Question

（10分）某煤化厂设计了如下清洁生产工艺，先用两种方法同时生产原料气，再调整①②的比例，合成塔中催化剂为CuO/ZnO/Al₂O₃/V₂O₃)。该催化剂在250℃和5MPa的操作条件下表现出很好的活性。合成气经循环利用，最终碳元素全部转变甲醇，排空的只有水蒸气，合成原理简图为：

 

试回答下列问题

（1）工业上用的催化剂由CuO和ZnO组成(质量比为1∶1)，最终体系中含二氧化碳， Cu₂O的比例也保持相对恒定，从平衡角度考虑，该反应的化学方程式为：

                 ▲             。

（2）参考CO+2H₂CH₃OH的平衡常数，工业上采用稍高的压强（5MPa）和250℃，其可能原因是：                                                ▲                                       。

（3）为使①和②中CO、CO₂及H₂合成甲醇时原子利用率最高，且各物质均无剩余（假定转化率为100%）。反应①产生的气体与反应②产生的气体最佳体积比为           ▲         。

（4）某合作学习小组的同学按照上题（3）的结论，取①的产物与②的产物混合气体67.2L（标准状况），其中CO的体积分数为x ，通过模拟装置合成，得到甲醇的物质的量随CO体积分数变化的函数关系式，并作出图象 (假定CO先与H₂反应,CO完全反应后，CO₂才与H₂反应，且各步转化率均为100%)。

 

Answer 1

【答案】

（1）CO+2CuOCu₂O+CO₂(或CO+CuOCu+CO₂)

 

（2）温度低平衡产率高，但反应速率达到平衡的时间，经济效益不高，且这种催化剂可能在250℃下活泼最大；采中稍高的压强有利于提高原料气的转化率，更高的压强虽可提高转化率但动力消耗大，经济效益反应不高

 

（3）4:1

（4）解：当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小题4分，其它每小题2分，共10分)

【解析】