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水煤氣變換反應可用于大規(guī)模制H2，反應原理如下：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH=-41.2kJ/mol
（1）生產(chǎn)中，欲既提高CO的轉化率，又提高反應速率，可采取的一項措施是
提高H2O（g）的濃度
提高H2O（g）的濃度
；
（2）實驗發(fā)現(xiàn)其他條件不變，在體系中投入一定量CaO可以增大H2的體積分數(shù)，從化學平衡的角度解釋原因：
CaO可以和產(chǎn)物CO2反應，降低產(chǎn)物的濃度，使平衡正向移動
CaO可以和產(chǎn)物CO2反應，降低產(chǎn)物的濃度，使平衡正向移動
；
（3）在其他條件相同時，將兩種等質量不同粒徑的CaO（納米級和微米級）投入體系中，H2體積分數(shù)隨時間變化如圖所示，其中表示納米級CaO對H2體積分數(shù)產(chǎn)生影響的曲線是
a
a
（填“a”或“b”），判斷理由是
質量相等的納米級CaO顆粒更細小，表面積更大，與CO2接觸更充分，吸收的CO2更多，反應限度更大，H2體積分數(shù)更大
質量相等的納米級CaO顆粒更細小，表面積更大，與CO2接觸更充分，吸收的CO2更多，反應限度更大，H2體積分數(shù)更大
．
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（4）水煤氣變換反應的機理被廣泛研究，其中有一種為甲酸基機理，步驟如下：
①H2O*→OH*+H*OsurEal=49kJ?mol-1
②CO（g）+
OH*
OH*
+H*Osuf→trans-HCOOH*（l）Ea2=23kJ?mol-1
③trans-HCOOH*（l）→cis-HCOOH*Ea3=59kJ?mol-1
④cis-HCOOH*→CO2*+H2（g）Ea4=35kJ?mol-1
其中控速步驟為
③
③
（填方程式代號），用合適的微粒符號補全反應②
OH*
OH*
；
（5）將CaCO3加熱至t℃，部分發(fā)生分解，達到平衡時Kp=P0kPa.t℃，在一真空密閉容器中加入過量的CaCO3，再充入一定量的H2，加入催化劑使其發(fā)生反應：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）（忽略其他副反應），測得該反應中物質分壓如圖所示（t時刻前，CO2的分壓未給出）：
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②A點坐標為（t,
P0
P0
）；
②H2的平衡轉化率為
50%
50%
；
③反應CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）的平衡常數(shù)Kp=
10
10
．

【答案】提高H2O（g）的濃度；CaO可以和產(chǎn)物CO2反應，降低產(chǎn)物的濃度，使平衡正向移動；a；質量相等的納米級CaO顆粒更細小，表面積更大，與CO2接觸更充分，吸收的CO2更多，反應限度更大，H2體積分數(shù)更大；OH*；③；OH*；P0；50%；10
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/9/6 4:0:8組卷：35引用：2難度：0.6
相似題

  • 菁優(yōu)網(wǎng)1．硝酸工業(yè)是國民經(jīng)濟的命脈產(chǎn)業(yè)，工業(yè)制硝酸通常是如下過程：
    步驟一：氮氣與氫氣合成氨氣；步驟二：氨氣的催化氧化；步驟三：NO的氧化再水化．
    請回答下列問題：
    （1）對于N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H1kJ/mol,滿足如圖1象：
    ①根據(jù)圖△H1
     
    0，T3
     
    T4．（填“＞”“＜”“=”）
    ②若溫度為T1且容積為2L的密閉容器下中，發(fā)生合成氨的反應，起始時通入2mol的N2和6mol的H2，10分鐘達到平衡狀態(tài)，此時NH3的體積分數(shù)為60%．則0到10min內用H2表示化學反應速率為
     
    mol/（L?min），N2的轉化率為
     
    ，反應開始和平衡狀態(tài)體系的壓強之比等于
     
    ．T1溫度下平衡常數(shù)K≈
     
    ，若升高溫度K值
     
    ．（填“增大”“減小”“不變”）
    ③若第②小問中反應體系達到平衡后，再通入1mol N2和3mol H2，則H2轉化率
     
    ．（填“增大”“減小”“不變”）
    ④若恒定溫度為T1，容積為2L，則若開始通入2mol N2和2mol H2和2mol的NH3則反應開始時V正
     
    V逆（填“＞”“＜”“=”），達到新的平衡狀態(tài)后，再通入2mol N2，則N2的轉化率
     
    ．（填“升高”、“降低”或者“不變”）
    ⑤對于合成氨的體系中，既可以增大反應速率又可以提高H2的轉化率的措施有
     
    ．（填兩點即可）
    （2）已知：
    化學鍵 N≡N H-H N-H
    鍵能/kJ/mol a b c
    則△H1=
     
    kJ/mol,問題（1）第②小問中能量變化為
     
    kJ．
    （3）已知：
    ①N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H1kJ/mol
    ②4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（l）△H2kJ/mol
    ③4NO（g）+3O2（g）+2H2O（g）═4HNO3（aq）△H3kJ/mol
    則N2（g）+3H2（g）+4O2（g）═2HNO3（aq）+2H2O（l）△H=
     
    kJ/mol（用a、b、c、△H2和△H3表示）

    發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：12引用：1難度：0.1

  • 2．硝酸是一種重要的化工原料，完成下列填空：
    Ⅰ.工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的主要過程如下：
    （1）以N2和H2為原料合成氨氣。反應為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）+Q。
    （2）下列措施可以提高H2的轉化率的是（填選項序號）
     
    。
    a.選擇適當?shù)拇呋瘎?br />b.增大壓強
    c.及時分離生成的NH3
    d.升高溫度
    （3）一定溫度下，在密閉容器中充入1molN2和3molH2發(fā)生反應。若容器容積恒定，達到平衡狀態(tài)時，氣體的總物質的量是原來的
    15
    16
    ，則N2的轉化率α1=
     
    ；若容器壓強恒定，達到平衡狀態(tài)時，N2的轉化率為α2，則α2
     
    α1 （填“＞”、“＜”或“=”）。
    Ⅱ.以氨氣、空氣為主要原料制硝酸。
    （4）氨氣催化氧化的催化劑是
     
    ；氨氣也可以在純氧中燃燒生成無毒、無污染的產(chǎn)物，其燃燒方程式為
     
    。
    （5）在容積恒定的密閉容器中進行反應2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）-Q。該反應的反應速率（v）隨時間（t）變化的關系如圖所示。若t2、t4時刻只改變一個條件，下列說法正確的是（填選項序號）
     
    。
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    a.在t1～t2時，可依據(jù)容器內氣體的壓強保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)
    b.在t2時，采取的措施可以是升高溫度
    c.在t3～t4時，可依據(jù)容器內氣體的密度保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)
    d.在t5時，容器內NO2的體積分數(shù)是整個過程中的最大值
    Ⅲ.硝酸廠常用如下2種方法處理尾氣。
    （6）催化還原法：催化劑存在時用H2將NO2還原為N2。
    已知：2H2（g）+O2（g）→2H2O（g）+483.6kJ
    N2（g）+2O2（g）→2NO2 （g）+67.7kJ
    則H2還原NO2生成水蒸氣反應的熱化學方程式是
     
    。
    （7）堿液吸收法：用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2。若9.2gNO2和Na2CO3溶液完全反應時轉移電子0.1mol,則反應的離子方程式是
     
    。

    發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：8引用：1難度：0.5

  • 3．工業(yè)合成氨是人類科學技術的一項重大突破。其合成原理為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0，△S＜0。
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    （1）下列關于工業(yè)合成氨的說法正確的是
     
    。
    A．因為△H＜0，所以該反應一定能自發(fā)進行
    B．因為△S＜0，所以該反應一定不能自發(fā)進行
    C．在高溫下進行是為了提高反應物的轉化率
    D．生產(chǎn)中在考慮動力和設備材料承受能力的前提下，壓強越大轉化率越大
    （2）在恒溫恒容密閉容器中進行合成氨的反應，下列能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是
     
    。
    A．容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1：3：2
    B．N2百分含量保持不變
    C．容器內壓強保持不變
    D．混合氣體的密度保持不變
    （3）工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如圖1。
    請用平衡移動原理來解釋在流程中及時分離出氨氣和循環(huán)使用氣體的原因
     
    。
    （4）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質的量對工業(yè)合成氨反應的影響。實驗結果如圖2所示。（圖中T表示溫度）
    ①圖象中T2和T1的關系是：T1
     
    T2。（填“＞，＜或=”，下同）
    ②a、b、c、d四點所處的平衡狀態(tài)中，反應物N2 的轉化率最高的是
     
    。（填字母）
    （5）恒溫下，往一個4L的密閉容器中充入2mol N2和5.2mol H2，反應過程中對NH3的濃度進行檢測，得到的數(shù)據(jù)如表所示。
    時間/min 5 10 15 20 25 30
    c（NH3）/mol?L-1 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20
    ①10min時用N2表示的平均反應速率為
     
    mol/（L?min）-1，此條件下該反應的化學平衡常數(shù)K=
     
    。
    ②若維持容器體積不變，溫度不變，往原平衡體系中加入N2、H2和NH3各4mol,化學平衡將向反應方向移動
     
    。（填“正”或“逆”）
    ③已知：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）  △H=-92kJ/mol
    N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+181kJ/mol
    2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ/mol
    寫出氨氣催化氧化生成NO和水蒸氣的熱化學方程式
     
    。

    發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：72引用：1難度：0.4
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