利用*醇和水蒸氣重整為燃料電池提供*氣。*醇和水蒸氣重整的主要反應是：反應i：CH3OH(g)+H2O(g)C...

問題詳情：

利用*醇和水蒸氣重整為燃料電池提供*氣。*醇和水蒸氣重整的主要反應是：反應i：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)   △H1= +49 kJ/mol。同時，存在副反應：反應ii：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)   △H2= +91 kJ/mol

(1)反應i的平衡常數K的表示式是_______。

(2)為探究條件對反應i平衡的影響，X、 Y(Y1、Y2)可分別代表壓強或溫度。下圖表示Y一定時，反應i中H2O(g)的平衡轉化率隨X的變化關係。

① X代表的物理量是_______。

② 判斷Y1_______Y2(填“>”或“<”)，理由是_______。

(3)CO易使反應i的催化劑中毒，研究溫度和投料比對*醇轉化率及重整氣中CO物質的量分數的影響，結果如圖所示。

①選擇250℃、水/*醇投料比為2作為最佳條件進行反應，原因是_______。

②250℃時CO物質的量分數始終高於200℃時CO物質的量分數的原因可能是_______。

【回答】

【*】    (1). K=    (2). 溫度    (3). >    (4). 反應i的正反應方向氣體體積增大，當溫度一定時，壓強增大，反應向左移動，H2O(g)平衡轉化率減小。    (5). 此條件下*醇的平衡轉化率最高，且CO的物質的量分數較小。    (6). 投料比一定，溫度升高，反應ii向右移動，反應i也向右移動使c（CH3OH）減少而使反應ii左移，溫度對反應ii的影響較後者大，所以整體表現為250℃時CO含量較高。

【解析】

【分析】

（1）直接根據平衡常數的定義即可表示出平衡常數的表示式。

（2）反應i的特點是：氣體分子數增多，水的平衡轉化率隨壓強的增大而減小；反應吸熱，水的平衡轉化率隨溫度的升高而增大。依此可判斷圖中X、Y分別代表的物理量以及Y1、Y2的關係。

（3）從圖中可知：隨著水/*醇投料比增大，*醇轉化率增大；CO的物質的量分數在200℃時減小不明顯，在250℃時，隨著水/*醇投料比的增大而明顯減小。根據這些特點及反應本身的特點，運用勒夏特列原理，可以對①、②小題進行解答。

【詳解】（1）根據平衡常數的定義，反應i：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) 的平衡常數K表示式是：K=，故*為： K=

（2）①.根據分析可知：反應i中，水的平衡轉化率隨溫度的升高而增大，隨壓強的增大而減小，故X為溫度符合題意，X為壓強不符合題意，故X表示溫度；②.溫度相同時，增大壓強平衡逆向移動，水的平衡轉化率下降，故Y2壓強大於Y1的，故*為：溫度；>；反應i的正反應方向氣體體積增大，當溫度一定時，壓強增大，反應向左移動，H2O(g)平衡轉化率減小

（3）①.一氧化碳能使催化劑中毒，所以在選擇條件時，應在照顧*醇轉化率的同時，儘量減少一氧化碳的物質的量分數。相同投料比時，250℃比200℃*醇轉化率高，且在水/*醇投料比為2時，一氧化碳物質的量分數降低明顯。所以反應選擇250℃和水/*醇投料比為2條件最佳，故*為：此條件下*醇的平衡轉化率最高，且CO的物質的量分數較小

②.反應i、ii均為吸熱反應，所以溫度高，均有利於向正向移動。i的正向移動使*醇濃度降低，*氣濃度升高從而使抑制了反應ii的正向移動，使一氧化碳濃度下降；而ii的正向移動使CO含量升高，兩個相反的影響總的結果根據圖示可知：升高溫度對反應ii的影響大於對反應i的影響，即溫度在250℃時比200℃時CO物質的量分數高，故*為：投料比一定，溫度升高，反應ii向右移動，反應i也向右移動使c（CH3OH）減少而使反應ii左移，溫度對反應ii的影響較後者大，所以整體表現為250℃時CO含量較高

【點睛】1．確定反應的最佳條件，應儘量放大有利因素、減小不利因素，綜合權衡才能最終確定；

2．化學是門實驗科學，是以實驗為基礎的。影響化學反應的因素多種多樣，特別是在對反應的影響方向相反時，需要根據實驗的結果判定哪些是主要因素，哪些是次要因素。

知識點：化學反應速率 化學平衡

題型：綜合題