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氫氣在工業(yè)上具有重要的應(yīng)用,從煉鋼到食品無(wú)處不在,未來(lái)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(guò)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(huì)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(dòng)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)。
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在該反應(yīng)歷程中,最大的能壘E=
1.35
1.35
eV,請(qǐng)寫(xiě)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(cè)得反應(yīng)10min時(shí),不同溫度下氫氣的轉(zhuǎn)化率如圖所示。
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①a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的v(CH4由大到小的順序?yàn)?
c>b>a
c>b>a
(用a、b、c表示),請(qǐng)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(duì)應(yīng)溫度c>b>a,綜上所述,v(CH4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(duì)應(yīng)溫度c>b>a,綜上所述,v(CH4由大到小順序?yàn)閏>b>a
;T2溫度下,若起始時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為3MPa,前10min內(nèi)v(H2)=
0.16
0.16
MPa?min-1,該溫度下反應(yīng)的Kp=
16.7
16.7
(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=k?p4(H2)?p(CO2)、v=k?p2(H2O)?p(CH4),k、k只與溫度有關(guān)。若T2時(shí),k=2(MPa)-2?min-1,則該溫度下k=
33.4
33.4
(MPa)-4?min-1
(4)科學(xué)家一直研究開(kāi)發(fā)氫能源,我國(guó)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(shuō)法正確的是
DE
DE
(填字母)。
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A.ZnFe2O4中Fe為+6價(jià)
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(guò)程可表示為3H2+2Mg2Cu=3MgH2+MgCu2

【答案】-246kJ?mol-1;減小;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(duì)應(yīng)溫度c>b>a,綜上所述,v(CH4由大到小順序?yàn)閏>b>a;0.16;16.7;33.4;DE
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書(shū)面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:63引用:3難度:0.5
相似題
  • 1.CO2的捕集與轉(zhuǎn)化是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
    Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
    Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
    (1)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
    i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應(yīng)速率較快)
    ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應(yīng)速率較慢)
    ①ΔH1=
     
    kJ?mol-1
    ②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對(duì)反應(yīng)I速率影響更大,其原因是
     
    。
    (2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對(duì)相關(guān)量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應(yīng)選擇800℃的原因是
     
    。
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    (3)在800℃時(shí),
    n
    C
    O
    2
    n
    C
    2
    H
    6
    =
    1
    3
    ,充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應(yīng),初始?jí)簭?qiáng)為P,一段時(shí)間達(dá)到平衡,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與剩余反應(yīng)物的物質(zhì)的量之和相等,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。計(jì)算結(jié)果用最簡(jiǎn)分式表示)。
    (4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應(yīng):2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時(shí),向2L的恒容反應(yīng)器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過(guò)程中CH4的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得v=kc2(CH4),v=kc(C2H4)?c2(H2),k、k為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時(shí)
    k
    k
     
    (用含有m的代數(shù)式表示)。
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    (5)我國(guó)科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4
    ①M(fèi)是電源的
     
    極。
    ②陽(yáng)極電極反應(yīng)式是
     

    發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6
  • 2.一定條件下,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計(jì)算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計(jì)算平衡常數(shù)更方便.下列說(shuō)法不正確的是(  )

    發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)化學(xué)方程式如下:
    Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
    Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
    現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應(yīng),相同時(shí)間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的量隨溫度變化曲線如圖所示。
    已知:有效轉(zhuǎn)化率=
    制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量
    原料總的轉(zhuǎn)化量
    ×100%
    下列說(shuō)法不正確的是(  )

    發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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