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甲醇是一種重要的有機原料,在催化劑的作用下,CO和H2反應可生成甲醇(CH3OH)和副產物CH4,反應如下:
反應①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g) ΔH1=-90.0kJ/mol
反應②CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g) ΔH2
反應③CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g) ΔH3=+125.0kJ/mol
反應④CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g) ΔH4=-25.0kJ/mol K1、K2、K3、K4分別表示反應①、②、③、④的平衡常數(shù).
回答下列問題:
(1)反應②的ΔH2=
?150.0
?150.0
kJ/mol,K2與K3和K4的關系為K2=
K
4
K
3
K
4
K
3
。
(2)圖1中能正確表示反應①的平衡常數(shù)(lgK1)隨溫度變化的曲線為
A
A
(填曲線字母),其判斷理由為
該反應為放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,K減小,lgK減小
該反應為放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,K減小,lgK減小
。

(3)為探究不同催化劑對CO和H2生成CH3OH的選擇性效果,某實驗室控制CO和H2的初始投料比為1:3進行實驗,得到如下表1數(shù)據:
T/K 時間/min 催化劑種類 甲醇的含量(%)
450 10 CuO-ZnO 78
450 10 CuO-ZnO-ZrO2 88
450 10 ZnO-ZrO2 46
①由表1可知,反應Ⅰ的最佳催化劑為
CuO-ZnO-ZrO2
CuO-ZnO-ZrO2
。
②圖2中,T1℃時CO轉化率最大的原因是
ab過程是在建立平衡的過程中,一氧化碳的轉化率逐漸增大,c點達到平衡,一氧化碳的轉化率最大,過了c點,升高溫度,平衡逆向移動,一氧化碳的轉化率降低
ab過程是在建立平衡的過程中,一氧化碳的轉化率逐漸增大,c點達到平衡,一氧化碳的轉化率最大,過了c點,升高溫度,平衡逆向移動,一氧化碳的轉化率降低

③有利于提高CO轉化為CH3OH的平衡轉化率的措施有
BD
BD

A.使用催化劑CuO-ZnO-ZrO2
B.適當降低反應溫度
C.增大CO和H2的初始投料比
D.恒容下,再充入amolCO和3amolH2
(4)已知1000℃,反應CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g) K4=1.0,該溫度下,在某時刻體系中CO、H2O、CO2、H2的濃度分別為3mol?L-1、1mol?L-1、4mol?L-1、2mol?L-1,則此時上述反應的v(CO)
v(CO)(填“>”、“<”或“=”),達到平衡時c(CO)=
3.5
3.5
mol?L-1。

【答案】?150.0;
K
4
K
3
;A;該反應為放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,K減小,lgK減小;CuO-ZnO-ZrO2;ab過程是在建立平衡的過程中,一氧化碳的轉化率逐漸增大,c點達到平衡,一氧化碳的轉化率最大,過了c點,升高溫度,平衡逆向移動,一氧化碳的轉化率降低;BD;<;3.5
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:1引用:1難度:0.5
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    發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:31引用:4難度:0.7
  • 2.催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生以下兩個平衡反應。下列有關說法不正確的是( ?。?br />①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ?mol-1
    ②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ?mol-1

    發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:90引用:3難度:0.5
  • 3.現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化,既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放,又可以擴大水煤氣的用途.甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來合成甲醇CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).

    (1)如圖1是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線.
    ①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K1
    K2(填“>”、“<”或“=”).
    ②以下有關說法正確的是
     

    a.恒溫、恒容條件下,容器內的壓強不發(fā)生變化則可逆反應達到平衡
    b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
    c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產率
    d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉化率為80%
    (2)已知在常溫常壓下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ?mol-1
    ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ?mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ?mol-1
    則:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
     
    kJ?mol-1
    (3)2009年10月,中國科學院長春應用化學研究所在甲醇燃料電池技術方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
    ①該電池正極的電極反應式為
     

    ②工作一段時間后,當6.4g甲醇完全反應生成CO2時,有
     
    個電子發(fā)生轉移.
    (4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是
     
    、
     
    (用相關的電極反應式和離子方程式表示)

    發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:25引用:3難度:0.5
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