Question

（14分）在2014年国家科学技术奖励大会上，甲醇制取低碳烯烃技术(DMTO)获国家技术发明奖一等奖。DMTO主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段。

（1）煤的气化：用化学方程式表示出煤的气化的主要反应________________________：

（2）煤的液化：下表中有些反应是煤液化过程中的反应:

①a__________0（填“>”、“<”、“=”），c与a、b之间的定量关系为__________。

②K₃=__________，若反应③是在容积为2 L的密闭容器巾进行(500℃)的，测得某一时刻体系内物质的量分别为6 mol、2 mol、10 mol、10 mol，则此时CH₃OH的生成速率(填“>”、“<”、“=”) CH₃OH的消耗速率。

（3）烯烃化阶段：如图l是某工厂烯烃化阶段产物中乙烯、丙烯的选择性与温度、压强之间的关系（选择性：指生成某物质的百分比，图中I、Ⅱ表示乙烯，Ⅲ表示丙烯）。

①为尽可能多地获得乙烯，控制的生产条件为__________。

②一定温度下某密闭容器中存在反应, 。在压强为P₁时，产物水的物质的量与时间的关系如图2所示，若t₀ 时刻，测得甲醇的体积分数为10%，此时甲醇乙烯化的转化率为_________（保留三位有效数字），若在t₁ 时刻将容器容积快速扩大到原来的2倍，请在图中绘制出此变化发生后至反应达到新平衡时水的物质的量与时问的关系图。

Answer

（14分，除注明外，每空2分）

（1）C+H2O(g) CO+H2 。

（2）①<（1分），c=a+b。②2．5，>(1分)。

（3）①530℃、0．1MPa（1分），②85．7%。。

【解析】

试题分析：（1）煤的气化是指煤与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的过程。（2）因温度升高 可逆反应向吸热反应方向移动，从而导致平衡常数减小，而反应①在700℃时的平衡常数比在500℃时的平衡常数小，故①的正反应是放热反应，a<0，用①+②就可得到③式，故c=a+b。K3=c(CH3OH)c（H2O）/[c3(H2)c(CO2)]=k1×k2=2．5×1=2．5。KQ=25/27<2．5，故此时反应向右进行，甲醇的生成速率大于其消耗速率。（3）由图Ⅰ知，530℃、0．1MPa时乙烯的选择性最大，②t1时刻，水的物质的量为3．6摩尔，乙烯的物质的量为1．8摩尔，设甲醇起始物质的量为xmol，（x-3．6）/(x-3．6+1．8+3．6)=10%，则甲醇的转化率为3．6/4．2=85．7%，因压强变大后平衡向右移动，导致生成水的量增大，绘制图像时应注意条件改变后水的物质的量没有立即变化，重新达到平衡所需要的时间应比t0多。

考点：化学平衡移动，化学平衡常数。