對CO2的綜合利用是化學(xué)工作者實現(xiàn)“碳中和”重點研究的課題。
(1)一種新的循環(huán)利用方案是用Bosch反應(yīng)CO2(g)+2H2(g)?C(s)+2H2O(g)ΔH。
①已知“生成焓是一定條件下,由其對應(yīng)最穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol化合物時的反應(yīng)熱”。CO2(g)和H2O(g)的生成焓為-394kJ/mol和-242kJ/mol。則ΔH=-90-90kJ/mol。
②若要此反應(yīng)自發(fā)進行 低溫低溫(填“高溫”或“低溫”)更有利。
③Bosch反應(yīng)必須在高溫下才能啟動,原因是 斷裂CO2和H2的共價鍵所需的能量較高,即該反應(yīng)所需的活化能較高斷裂CO2和H2的共價鍵所需的能量較高,即該反應(yīng)所需的活化能較高。
(2)350℃時,向體積為2L的恒容密閉容器中通入8molH2和4molCO2發(fā)生Bosch反應(yīng)。若反應(yīng)起始和平衡時溫度相同(均為350℃),測得反應(yīng)過程中壓強隨時間的變化如表所示:
時間/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
壓強 | 6.00P | 5.60P | 5.30P | 5.15P | 5.06P | 5.00P | 5.00P |
1
p
1
p
②Bosch反應(yīng)的速率方程:v正=k正?c(CO2)?c2(H2),v逆=k逆?c2(H2O)(k是速率常數(shù),只與溫度有關(guān))。30min時,
k
正
k
逆
>
>
c
2
(
H
2
O
)
c
(
C
O
2
)
c
2
(
H
2
)
Ⅱ.二氧化碳也可用干尿素的制備:一定條件下,向10L恒容密閉容路中充入2molNH3和1molCO2,發(fā)生反應(yīng):2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH<0。
(3)該反應(yīng)6min時達到平衡,測得容器中氣體密度為5.4g?L-1,如圖是該條件下,系統(tǒng)中尿素的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間的變化趨勢,當(dāng)反應(yīng)時間達到2min時,迅速將體系升溫(僅發(fā)生上述反應(yīng)),請在圖中畫出2~8min內(nèi)容器中尿素的物質(zhì)的量的變化趨勢曲線 。
【考點】化學(xué)平衡的計算.
【答案】-90;低溫;斷裂CO2和H2的共價鍵所需的能量較高,即該反應(yīng)所需的活化能較高;;>;
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:16引用:1難度:0.5
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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=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應(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
(3)在800℃時,=n(CO2)n(C2H6),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),初始壓強為P,一段時間達到平衡,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=13
(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,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)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。實驗測得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時═k逆k正
(5)我國科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M是電源的
②陽極電極反應(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)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
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N2,兩個競爭反應(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=×100%制備目標物質(zhì)消耗原料的量原料總的轉(zhuǎn)化量
下列說法不正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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