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CO2是一種溫室氣體,對人類的生存環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響,維持大氣中CO2的平衡對生態(tài)環(huán)境保護有著重要意義。
Ⅰ.可利用CH4與CO2制備合成氣(CO、H2),在某一剛性密閉容器中CH4、CO2的分壓分別為15kPa、20kPa,加入Ni/α-Al2O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應:CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)。
(1)研究表明CO的生成速率ν(CO)=1.28×10-2p(CH4)?p(CO2)(kPa?s-1),某時刻測得p(H2)=10kPa,則該時刻v(CH4)=
0.96
0.96
kPa?s-1
(2)達到平衡后,測得CO的產(chǎn)率為50%,則該反應的平衡常數(shù)Kp=
540(kPa)2
540(kPa)2

(3)科學家提出制備“合成氣反應歷程分兩步:反應①:CH4(g)?C(ads)+2H2(g)(慢反應),反應②:C(ads)+CO2(g)?2CO(g)(快反應),上述反應中C(ads)為吸附性活性炭,反應歷程的能量變化如圖所示:CH4與CO2制備合成氣的熱化學方程式為
CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)ΔH=+(E3-E1)kJ?mol-1
CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)ΔH=+(E3-E1)kJ?mol-1
,能量變化圖中:E5+E1
E4+E2(填“>”、“<”或“=”)。
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Ⅱ.利用CO2催化加氫制甲醇,往某密閉容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2,發(fā)生以下反應:
①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.4kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ/mol
③CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3=-90.6kJ/mol
反應達到平衡時,測得各組分的物質的量分數(shù)隨溫度變化的曲線如圖所示。
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(4)①體系中CO2的物質的量分數(shù)受溫度的影響不大,原因是
溫度改變時,反應i和反應ii平衡移動方向相反
溫度改變時,反應i和反應ii平衡移動方向相反
。
②如圖X、Y分別代表
CO
CO
、
CH3OH
CH3OH
(填化學式)。

【答案】0.96;540(kPa)2;CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)ΔH=+(E3-E1)kJ?mol-1;<;溫度改變時,反應i和反應ii平衡移動方向相反;CO;CH3OH
【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:2024/10/22 4:0:1組卷:10引用:2難度:0.5
相似題
  • 1.甲醇CH3OH是一種重要的化工原料,在生產(chǎn)中有著廣泛的應用。
    (1)已知
    甲醉脫水反應Ⅰ2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應Ⅱ2CH3OH(g)═C2H4(g)+2H2O(g)△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構化反應ⅢC2H5OH(g)═CH3OCH3(g)△H3=+50.7kJ?mol-1
    ①屬于吸熱反應的是
     
    (填羅馬數(shù)字)。
    ②反應Ⅰ中,反應物具有的總能量
     
    (填“大于”“等于”或“小于”)生成物具有的總能量。
    ③反應Ⅱ的△S
     
    0(填“>”或“=”或者“<”),該反應
     
    在任意溫度下自發(fā)(填“能或“不能”)。
    ④則乙烯氣相直接水合反應
    C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)的△H=
     
    kJ?mol-1
    (2)合成CH3OH的一種反應為: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。經(jīng)過2 min反應生成了amolCH3OH(反應前后體積不變)
    ①此時CO的濃度為
     
    mol/L。
    ②2min內用H2表示該反應的速率為v(H2)=
     
    mol(L?min)。
    ③升高溫度,反應的平衡常數(shù)K減小,則該反應為
     
    (填“吸熱反應”或“放熱反應”)。
    一定能說明該反應達到平衡的標志是
     
    。
    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   2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應  2CH3OH(g)═C2H4 (g)+2H2O(g)△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構化反應  C2H5OH (g)═CH3OCH3(g)△H3=+50.7kJ?mol-1
    則乙烯氣相直接水合反應的熱化學方程式為:
     
    。
    (2)如圖為乙烯氣相直接水合法制備乙醇中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系(其中n(H2O):n(C2H4)=1:1)。
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    若p2=8.0MPa,列式計算A點的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替平衡濃度計算;分壓=總壓×物質的量分數(shù);結果保留到小數(shù)點后兩位);
    (3)以乙烯為燃料,氧氣為氧化劑,KOH溶液為電解質溶液,可制成燃料電池(電極材料為惰性電極)。
    ①若KOH溶液足量,則負極的電極反應式
     

    ②若電解質溶液中KOH的物質的量為0.75mol,當有0.25mol乙烯參與反應時(假設電解質溶液體積變化忽略不計),則反應后電解質溶液中各種離子的物質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生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是
     

    (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:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0。
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    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,實驗測得反應進行到 t min 時H2 的體積分數(shù)如圖1所示,則T3 溫度下的化學平衡常數(shù)為
     
    (用 a、V 表示)
    ②如圖2反映的是在T3 溫度下,反應進行 t min 后甲醇的體積分數(shù)與反應物初始投料比
    c
    CO
    c
    H
    2
      的關系,請畫出T4 溫度下的變化趨勢曲線。
    ③在實際工業(yè)生產(chǎn)中,為測定恒溫恒壓條件下反應是否達到平衡狀態(tài),可作
    為判斷依據(jù)的是
     

    A.管道內氣體密度保持不變B.CO 的體積分數(shù)保持不變
    C.氣體的平均相對分子質量保持不變D.c(H2)=2c(CH3OH)
    (3)由甲醇制烯烴
    主反應:2CH3OH?C2H4+2H2Oi;3CH3OH?C3H6+3H2Oii
    副反應:2CH3OH?CH3OCH3+H2Oiii
    某實驗室控制反應溫度為 400℃,在相同的反應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,在相同的壓強下進行甲醇制烯烴的對比研究,得到如圖3實驗數(shù)據(jù)(選擇性:轉化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)
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    由圖象可知,使用 Cat.2 反應 2 h 后甲醇的轉化率與乙烯和丙烯的選擇性均明顯下降,可能的原因是(結合碰撞理論解釋)
     

    發(fā)布:2024/11/4 8:0:2組卷:43引用:2難度:0.3
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