氫氣在工業(yè)上具有重要的應(yīng)用,從煉鋼到食品無處不在,未來隨著“碳中和”戰(zhàn)略的推進(jìn),氫氣的使用率必將得到進(jìn)一步的提升。
(1)用H2可以將CO2轉(zhuǎn)化為CH4,該過程中涉及的反應(yīng)如下。
①CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41kJ?mol-1
②CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)ΔH2=-205kJ?mol-1
③CO(g)+H2(g)?C(s)+H2O(g)ΔH3=-131kJ?mol-1
④C(s)+2H2O(g)?CH4(g)+CO2(g)ΔH4=-25kJ?mol-1
則反應(yīng)CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)的ΔH=-246kJ?mol-1-246kJ?mol-1,反應(yīng)③、④的存在會導(dǎo)致甲烷的產(chǎn)率 減小減小(填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)微觀動力學(xué)研究表明,在催化劑作用下,反應(yīng)CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)的能量變化如圖所示(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用“*”標(biāo)注)。
在該反應(yīng)歷程中,最大的能壘E正=1.351.35eV,請寫出該步驟反應(yīng)的化學(xué)方程式:CH3*+H*=CH4*CH3*+H*=CH4*。
(3)在一定條件下,向某2L恒容密閉容器中充入2molCO2、4molH2,發(fā)生反應(yīng)②,測得反應(yīng)10min時,不同溫度下氫氣的轉(zhuǎn)化率如圖所示。
①a、b、c三點(diǎn)對應(yīng)的v(CH4)逆由大到小的順序?yàn)?c>b>ac>b>a(用a、b、c表示),請解釋原因:溫度越高,濃度越大,則速率越大,由于轉(zhuǎn)化率c>b>a,故甲烷的濃度c>b>a,且對應(yīng)溫度c>b>a,綜上所述,v(CH4)逆由大到小順序?yàn)閏>b>a溫度越高,濃度越大,則速率越大,由于轉(zhuǎn)化率c>b>a,故甲烷的濃度c>b>a,且對應(yīng)溫度c>b>a,綜上所述,v(CH4)逆由大到小順序?yàn)閏>b>a;T2溫度下,若起始時容器內(nèi)的壓強(qiáng)為3MPa,前10min內(nèi)v(H2)=0.160.16MPa?min-1,該溫度下反應(yīng)的Kp=16.716.7(MPa)-2(保留一位小數(shù),Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù))。
②已知速率方程v正=k正?p4(H2)?p(CO2)、v逆=k逆?p2(H2O)?p(CH4),k正、k逆只與溫度有關(guān)。若T2時,k逆=2(MPa)-2?min-1,則該溫度下k正=33.433.4(MPa)-4?min-1。
(4)科學(xué)家一直研究開發(fā)氫能源,我國科學(xué)家研發(fā)的循環(huán)制氫和貯氫的新工藝如圖。下列有關(guān)說法正確的是 DEDE(填字母)。
A.ZnFe2O4中Fe為+6價
B.ZnFe2O4降低了H2O分解的活化能
C.反應(yīng)2中需要不斷地補(bǔ)充ZnO、Fe3O4
D.反應(yīng)3通入氬氣作為保護(hù)氣是因?yàn)闅鍤獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定
E.貯氫過程可表示為3H2+2Mg2Cu=3MgH2+MgCu2
【答案】-246kJ?mol-1;減??;1.35;CH3*+H*=CH4*;c>b>a;溫度越高,濃度越大,則速率越大,由于轉(zhuǎn)化率c>b>a,故甲烷的濃度c>b>a,且對應(yīng)溫度c>b>a,綜上所述,v(CH4)逆由大到小順序?yàn)閏>b>a;0.16;16.7;33.4;DE
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:63引用:3難度:0.5
相似題
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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
②反應(yīng)Ⅰ中,反應(yīng)物具有的總能量
③反應(yīng)Ⅱ的△S
④則乙烯氣相直接水合反應(yīng)
C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)的△H=
(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
②2min內(nèi)用H2表示該反應(yīng)的速率為v(H2)=
③升高溫度,反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小,則該反應(yīng)為
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)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)。
若p2=8.0MPa,列式計(jì)算A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp=
(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(jì)),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 -
3.(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。
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
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)物初始投料比的關(guān)系,請畫出T4 溫度下的變化趨勢曲線。c(CO)c(H2)
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)
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
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