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二氧化碳有效轉(zhuǎn)化是“碳中和”的重要研究方向,CO2與H2在催化劑條件下可轉(zhuǎn)化為C2H4、CH3OH。回答下列問題:
Ⅰ.轉(zhuǎn)化為C2H4(g)的反應(yīng)方程式為2CO2(g)+6H2(g)?C2H4(g)+4H2O(g)ΔH<0。
(1)在恒壓密閉容器中,起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)發(fā)生反應(yīng),該反應(yīng)在不同的溫度下達(dá)到平衡時,各組分的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖1所示。
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①圖中表示CO2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是
l
l
(填字母)。357℃時可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志為
bc
bc
(填字母)。
a.v(CO2)=2v(H2O)
b.容器中H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變
c.混合氣體的密度保持不變
②A、B、C三點(diǎn)對應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)分別為KA、KB、KC,則三者從大到小的排列順序?yàn)?
KB>KA>KC
KB>KA>KC
。
③B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡后,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為
66.7%
66.7%
(計算結(jié)果保留一位小數(shù)),若平衡時總壓為P,則平衡常數(shù)Kp=
1
9
P
×
4
9
P
4
1
9
P
2
×
1
3
P
6
1
9
P
×
4
9
P
4
1
9
P
2
×
1
3
P
6
(列出計算式,以分壓表示,氣體分壓=總壓×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(2)其他條件相同,分別在X、Y兩種催化劑作用下,將2molCO2(g)和6molH2(g)充入體積為1L的密閉容器內(nèi),測得反應(yīng)相同時間時CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖2所示。
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使用催化劑X,當(dāng)溫度高于320℃時,CO2的轉(zhuǎn)化率逐漸下降,其原因是
溫度高于320℃時,催化劑X的活性降低,反應(yīng)速率減慢
溫度高于320℃時,催化劑X的活性降低,反應(yīng)速率減慢
。根據(jù)圖象,
不能
不能
(填“能”或“不能”)計算280℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù),其理由是
280℃時,在兩種催化劑的作用下,反應(yīng)均未達(dá)到平衡狀態(tài)
280℃時,在兩種催化劑的作用下,反應(yīng)均未達(dá)到平衡狀態(tài)

Ⅱ.(3)CO2與H2在催化劑作用下可轉(zhuǎn)化為CH3OH。主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ?mol-1
則CO(g)和H2(g)反應(yīng)生成CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式為
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90kJ?mol-1
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90kJ?mol-1
。

【答案】l;bc;KB>KA>KC;66.7%;
1
9
P
×
4
9
P
4
1
9
P
2
×
1
3
P
6
;溫度高于320℃時,催化劑X的活性降低,反應(yīng)速率減慢;不能;280℃時,在兩種催化劑的作用下,反應(yīng)均未達(dá)到平衡狀態(tài);CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90kJ?mol-1
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:31引用:1難度:0.6
相似題
  • 1.甲醇CH3OH是一種重要的化工原料,在生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。
    (1)已知
    甲醉脫水反應(yīng)Ⅰ2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應(yīng)Ⅱ2CH3OH(g)═C2H4(g)+2H2O(g)△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構(gòu)化反應(yīng)ⅢC2H5OH(g)═CH3OCH3(g)△H3=+50.7kJ?mol-1
    ①屬于吸熱反應(yīng)的是
     
    (填羅馬數(shù)字)。
    ②反應(yīng)Ⅰ中,反應(yīng)物具有的總能量
     
    (填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的總能量。
    ③反應(yīng)Ⅱ的△S
     
    0(填“>”或“=”或者“<”),該反應(yīng)
     
    在任意溫度下自發(fā)(填“能或“不能”)。
    ④則乙烯氣相直接水合反應(yīng)
    C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)的△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)合成CH3OH的一種反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)。一定條件下,將1molCO和2molH2在1L容器中發(fā)生上述反應(yīng)。經(jīng)過2 min反應(yīng)生成了amolCH3OH(反應(yīng)前后體積不變)
    ①此時CO的濃度為
     
    mol/L。
    ②2min內(nèi)用H2表示該反應(yīng)的速率為v(H2)=
     
    mol(L?min)。
    ③升高溫度,反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小,則該反應(yīng)為
     
    (填“吸熱反應(yīng)”或“放熱反應(yīng)”)。
    一定能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
     
    。
    A.CO、C2H5OH的濃度相等
    B.2v(CO)=v(H2
    C.混合氣體的密度保持不變
    D.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變

    發(fā)布:2024/11/4 8:0:2組卷:7引用:1難度:0.5
  • 2.(1)煤氣化制合成氣(CO 和 H2
    已知:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H1=131.3 kJ?mol-1
    C(s)+2H2 O(g)═CO2(g)+2H2(g)△H2=90 kJ?mol-1
    則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是
     

    (1)由合成氣制甲醇
    合成氣 CO 和H2 在一定條件下能發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0。
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    ①在容積均為 V L 的甲、乙、丙、丁四個密閉容器中分別充入 a mol CO 和 2a mol H2,四個容器的反應(yīng)溫度分別為 T1、T2、T3、T4 且恒定不變。在其他條件相同的情況下,實(shí)驗(yàn)測得反應(yīng)進(jìn)行到 t min 時H2 的體積分?jǐn)?shù)如圖1所示,則T3 溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為
     
    (用 a、V 表示)
    ②如圖2反映的是在T3 溫度下,反應(yīng)進(jìn)行 t min 后甲醇的體積分?jǐn)?shù)與反應(yīng)物初始投料比
    c
    CO
    c
    H
    2
      的關(guān)系,請畫出T4 溫度下的變化趨勢曲線。
    ③在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,為測定恒溫恒壓條件下反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),可作
    為判斷依據(jù)的是
     

    A.管道內(nèi)氣體密度保持不變B.CO 的體積分?jǐn)?shù)保持不變
    C.氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變D.c(H2)=2c(CH3OH)
    (3)由甲醇制烯烴
    主反應(yīng):2CH3OH?C2H4+2H2Oi;3CH3OH?C3H6+3H2Oii
    副反應(yīng):2CH3OH?CH3OCH3+H2Oiii
    某實(shí)驗(yàn)室控制反應(yīng)溫度為 400℃,在相同的反應(yīng)體系中分別填裝等量的兩種催化劑(Cat.1 和 Cat.2),以恒定的流速通入 CH3OH,在相同的壓強(qiáng)下進(jìn)行甲醇制烯烴的對比研究,得到如圖3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(選擇性:轉(zhuǎn)化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)
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    由圖象可知,使用 Cat.2 反應(yīng) 2 h 后甲醇的轉(zhuǎn)化率與乙烯和丙烯的選擇性均明顯下降,可能的原因是(結(jié)合碰撞理論解釋)
     

    發(fā)布:2024/11/4 8:0:2組卷:43引用:2難度:0.3
  • 3.(1)已知:
    甲醇脫水反應(yīng)   2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應(yīng)  2CH3OH(g)═C2H4 (g)+2H2O(g)△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構(gòu)化反應(yīng)  C2H5OH (g)═CH3OCH3(g)△H3=+50.7kJ?mol-1
    則乙烯氣相直接水合反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
     
    。
    (2)如圖為乙烯氣相直接水合法制備乙醇中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系(其中n(H2O):n(C2H4)=1:1)。
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    若p2=8.0MPa,列式計算A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替平衡濃度計算;分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù);結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位);
    (3)以乙烯為燃料,氧氣為氧化劑,KOH溶液為電解質(zhì)溶液,可制成燃料電池(電極材料為惰性電極)。
    ①若KOH溶液足量,則負(fù)極的電極反應(yīng)式
     

    ②若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為0.75mol,當(dāng)有0.25mol乙烯參與反應(yīng)時(假設(shè)電解質(zhì)溶液體積變化忽略不計),則反應(yīng)后電解質(zhì)溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是
     
    。

    發(fā)布:2024/11/4 8:0:2組卷:21引用:1難度:0.6
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