近年來,我國部分地區(qū)多次陷入嚴(yán)重霧霾之中,其中一個重要的原因是我國的能源消費結(jié)構(gòu)以燃煤為主,改變煤的利用方式可減少環(huán)境污染.以下是對煤進(jìn)行處理的方法:
(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣,其反應(yīng)為C(s)+H
2O(g)?CO(g)+H
2(g)△H=+131.3kJ?mol
-1,
①該反應(yīng)在
下能自發(fā)進(jìn)行(填“高溫”或“低溫”);
②煤氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H
2S可用足量的Na
2CO
3溶液吸收,該反應(yīng)的離子方程式為
.(已知:H
2S K
a1=9.1×10
-8;K
a2=1.1×10
-12 H
2CO
3 K
a1=4.30×10
-7;K
a2=5.61×10
-11)
(2)利用水煤氣作為合成氣,在同一個容器中,選擇雙催化劑,經(jīng)過如下三步反應(yīng),最終合成二甲醚,此工藝稱之為“一步法”合成二甲醚.
反應(yīng)過程 |
化學(xué)方程式 |
△H(kJ?mol-1) |
甲醇合成反應(yīng) |
2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g) |
-90.8 |
水煤氣變換反應(yīng) |
CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) |
-41.3 |
甲醇脫水反應(yīng) |
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) |
-23.5 |
①一步法合成二甲醚:3H
2(g)+3CO(g)=CH
3OCH
3(g)+CO
2 (g)△H=
.
②該反應(yīng)在一定條件下的密閉容器中達(dá)到平衡后,為同時提高化學(xué)反應(yīng)速率和二甲醚的產(chǎn)率,可以采取的措施是
(填字母代號).
a.降低溫度 b.縮小容器體積 c.加入催化劑
d.增加H
2的濃度 e.分離出二甲醚
(3)控制反應(yīng)條件,水煤氣作為合成氣也可以用來合成甲醇.在相同條件下合成二甲醚和合成甲醇的原料轉(zhuǎn)化率隨氫碳比的變化如圖所示:
①合成二甲醚的最佳H
2/CO比為
.對于氣相反應(yīng),用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(P
B)代替物質(zhì)的量濃度(c
B)也可以表示平衡常數(shù)(記作K
P),寫出“一步法”合成二甲醚的K
P=
,提高H
2/CO比,則K
P
(填“變大”、“變小”或“不變”)
②以水煤氣作為原料氣,在相同條件下一步法合成二甲醚的轉(zhuǎn)化率為什么明顯高于合成甲醇的轉(zhuǎn)化率
.