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全球大氣CO2濃度升高對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)、生活產(chǎn)生了影響,碳及其化合物的資源化利用成為研究熱點(diǎn)?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)已知25°C時(shí),大氣中的CO2溶于水存在以下過(guò)程:
①CO2(g)?CO2(aq)
②CO2 (aq)+H2O(l)?H+ (aq)+
HCO
-
3
 (aq) K
過(guò)程①的ΔH
0(填“>”“<”或“=”)。溶液中CO2的濃度與其在大氣中的分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))成正比,比例系數(shù)為y mol?L-1?kPa-1。當(dāng)大氣壓強(qiáng)為p kPa,大氣中CO2 (g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x時(shí),溶液中H+的濃度為
K
pxy
K
pxy
mol?L-1(忽略
HCO
-
3
和水的電離)。
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(2)二氧化碳甲烷化技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)二氧化碳的循環(huán)再利用,制取CH4的裝置如圖。溫度控制在10°C左右,持續(xù)通入二氧化碳,電解時(shí)電解質(zhì)溶液中KHCO3物質(zhì)的量基本不變。陰極反應(yīng)為
9CO2+8e-+6H2O=CH4+8
HCO
-
3
9CO2+8e-+6H2O=CH4+8
HCO
-
3
。
(3)焦炭與水蒸氣可在高溫下反應(yīng)制H2
反應(yīng)I:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.3kJ?mol-1 K1
反應(yīng)II:C(s)+2H2O(g)?CO2(g)+2H2(g)ΔH2=+90.3kJ?mol-1K2
反應(yīng)III:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.0kJ?mol-1K3
①上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)隨溫度變化的關(guān)系如圖所示,表示K1、K2、K3的曲線(xiàn)分別是c、
b
b
、
d
d
。
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②研究表明,反應(yīng)III的速率方程為:v=k[x(CO)?x(H2O)一
x
C
O
2
?
x
H
2
K
p
,x表示相應(yīng)氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),Kp為平衡常數(shù)(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算),k為反應(yīng)的速率常數(shù)。在氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)和催化劑一定的情況下,反應(yīng)速率隨溫度的變化如圖所示。根據(jù)速率方程分析T>Tm時(shí),v逐漸下降的原因是
升高溫度,k增大使v提高,Kp減小使v降低。T>Tm時(shí),Kp減小對(duì)v的降低大于k增大對(duì)v的提高
升高溫度,k增大使v提高,Kp減小使v降低。T>Tm時(shí),Kp減小對(duì)v的降低大于k增大對(duì)v的提高
。
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(4)甲烷干法重整制H2同時(shí)存在如下反應(yīng):
主反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g).ΔH1
副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2
溫度為T(mén)°C,壓強(qiáng)為P0的恒壓密閉容器中,通入2mol CH4和1mol CO2發(fā)生上述反應(yīng)。平衡時(shí)H2O(g)的分壓為P,甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%。
①下列說(shuō)法正確的是
B
B
 (填序號(hào))
A.ΔH1和ΔH2不變,說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
B.相同條件下,主反應(yīng)的速率大于副反應(yīng),說(shuō)明主反應(yīng)的活化能小
C.選用合適的催化劑可以提高主反應(yīng)的選擇性,增大甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率
D.平衡后,若增大壓強(qiáng),主反應(yīng)平衡逆向移動(dòng),副反應(yīng)平衡不移動(dòng)
②主反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
8
23
p
0
-
p
2
×
8
23
p
0
+
p
2
6
23
p
0
×
6
23
p
0
-
p
8
23
p
0
-
p
2
×
8
23
p
0
+
p
2
6
23
p
0
×
6
23
p
0
-
p
(用含 P和P0的計(jì)算式表示)。
【答案】<;
K
pxy
;9CO2+8e-+6H2O=CH4+8
HCO
-
3
;b;d;升高溫度,k增大使v提高,Kp減小使v降低。T>Tm時(shí),Kp減小對(duì)v的降低大于k增大對(duì)v的提高;B;
8
23
p
0
-
p
2
×
8
23
p
0
+
p
2
6
23
p
0
×
6
23
p
0
-
p
【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:2024/4/20 14:35:0組卷:48引用:1難度:0.6
相似題
  • 1.乙烯是一種重要的基本化工原料,乙烯的產(chǎn)量可以衡量一個(gè)國(guó)家的石油化工發(fā)展水平,研究工業(yè)制取乙烯有重要的意義。
    Ⅰ.工業(yè)用H2和CO2在一定條件下合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)?CH2=CH2(g)+4H2O(g) ΔH1
    已知:①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH2=-571.4kJ?mol-1
    ②CH2=CH2(g)+3O2(g)→2CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-1411kJ?mol-1
    ③H2O(g)=H2O(l)ΔH4=-44kJ?mol-1
    (1)ΔH1=
     

    (2)在恒容密閉容器中充入體積比為3:1的H2和CO2,不同溫度對(duì)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖所示,下列說(shuō)法正確的是
     
    (不定項(xiàng)選擇)。
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    A.為了提高乙烯的產(chǎn)率應(yīng)盡可能選擇低溫
    B.生成乙烯的速率:v(M)可能小于v(N)
    C.平衡常數(shù):KM<KN
    D.M點(diǎn)時(shí)的壓強(qiáng)一定小于N點(diǎn)時(shí)的壓強(qiáng)
    Ⅱ.工業(yè)用甲烷催化法制取乙烯:2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0,T℃時(shí),向4L的恒容反應(yīng)器中充入2molCH4,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:
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    (3)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),T℃時(shí)k與k的比值為
     
    (用含x的代數(shù)式表示);若將溫度升高,速率常數(shù)增大的倍數(shù):k
     
    (填“>”“=”或“<”)k。
    Ⅲ.乙烷裂解制乙烯:C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)。
    (4)T℃時(shí),將乙烷與氦氣體積比2:1混合后,通入一恒壓容器中發(fā)生反應(yīng)。平衡時(shí)容器壓強(qiáng)為PPa,若乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
    發(fā)布:2024/9/22 6:0:8組卷:8引用:2難度:0.5
  • 2.亞硝酰氯(NOCl)是有機(jī)合成中的重要試劑,可由NO和Cl2反應(yīng)得到,化學(xué)方程式為2NO(g)+Cl2(g)?2NOCl(g)。
    (1)氮氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時(shí)會(huì)生成亞硝酰氯,涉及如下反應(yīng):
    ①2NO2(g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+NOCl(g)K1
    ②4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)K2
    ③2NO(g)+Cl2(g)?2NOCl(g)K3
    反應(yīng)①②③對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)依次為K1、K2、K3,則K3與K1、K2之間的關(guān)系為
     

    (2)300℃時(shí),2NOCl(g)?2NO(g)+Cl2(g)。正反應(yīng)速率的表達(dá)式為v═k?cn(NOCl)(k為帶有單位的速率常數(shù),其值只與溫度有關(guān)),測(cè)得速率與濃度的關(guān)系如表所示:
    序號(hào) c(NOCl)/mol?L-1 v/mol?L-1?s-1
    0.30 3.60×10-9
    0.60 l.44×10-8
    0.90 3.24×10-8
    n═
     
    ,k═
     
    。
    (3)25℃時(shí),向體積為2L且?guī)鈮河?jì)的恒容密閉容器中通入一定量NO和Cl2合成NOCl,方程式為2NO(g)+Cl2(g)?2NOCl(g)ΔH若反應(yīng)起始和平衡時(shí)溫度相同,測(cè)得反應(yīng)過(guò)程中壓強(qiáng)(p)隨時(shí)間(t)的變化如圖1曲線(xiàn)a所示,則ΔH
     
    (填“>”“<”或“不確定”)0;若其他條件相同,僅改變某一條件時(shí),測(cè)得其壓強(qiáng)(p)隨時(shí)間(t)的變化如圖1曲線(xiàn)b所示,則改變的條件是
     
    。
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    (4)若把2molNO和1molCl2加入到一恒壓的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率與溫度T、壓強(qiáng)p(總壓)的關(guān)系如圖2所示,若反應(yīng)一直保持在p壓強(qiáng)條件下進(jìn)行,則M點(diǎn)的分壓平衡常數(shù)Kp
     
    (用含p的表達(dá)式表示,用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓═總壓×體積分?jǐn)?shù))。
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    發(fā)布:2024/9/22 4:0:8組卷:3引用:2難度:0.5
  • 3.載人航天器是航天員賴(lài)以生存的空間,必須給航天員提供基本的生存條件,涉及氧氣再生,二氧化碳清除,水處理等。
    (1)國(guó)際空間站處理CO2的一個(gè)重要方法是將CO2還原,發(fā)生薩巴蒂爾反應(yīng),方程式如下:
    CO2(g)+4H2(g)
    催化劑
    2H2O(g)+CH4(g)
    薩巴蒂爾反應(yīng)生成的水可電解產(chǎn)生氧氣,實(shí)現(xiàn)氧再生。
    ①已知H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44kJ/mol,H2的燃燒熱ΔH為286kJ/mol,CH4的燃燒熱ΔH為-890.6kJ/mol,則薩巴蒂爾反應(yīng)的ΔH
     
    。有利于薩巴蒂爾反應(yīng)的條件是
     
    。
    A.高溫高壓
    B.低溫低壓
    C.高溫低壓
    D.低溫高壓
    ②在恒容密閉容器中加入CO2和H2,其分壓分別20kPa和40kPa,一定條件下發(fā)生薩巴蒂爾反應(yīng)。某時(shí)刻測(cè)得H2O(g)的分壓15kPa,CH4的反應(yīng)速率v(CH4)=1.2×10-6p(CO2)p4(H2)(kPa?s-1),則該時(shí)刻v(H2)=
     
    。
    (2)已知薩巴蒂爾反應(yīng)Ⅰ發(fā)生的同時(shí)也會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Ⅱ:
    反應(yīng)ⅠCO2(g)+4H2(g)
    催化劑
    2H2O(g)+CH4(g)ΔH1
    反應(yīng)ⅡCO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ/mol
    將CO2和H2按體積比1:4混合(n=5 mol),勻速通入裝有Ru/TiO2催化劑的反應(yīng)容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ反應(yīng)相同時(shí)間,CO2轉(zhuǎn)化率、CH4和CO選擇性(選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH4或CO的百分比)隨溫度變化曲線(xiàn)分別如圖所示。
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    ①a點(diǎn)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系為v正(a)
     
    v逆(a)(填“>*“-”或“<“)。
    ②Ru/TiO2催化劑在較低溫度主要選擇
     
    (填“反應(yīng)Ⅰ”或“反應(yīng)Ⅱ”),試從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度分析其原因
     
    。
    ③350℃~400℃溫度區(qū)間,CO2轉(zhuǎn)化率呈現(xiàn)減小的變化趨勢(shì),其可能原因是
     
    。
    A.催化劑活性降低
    B.平衡常數(shù)變小
    C.副反應(yīng)增多
    D.反應(yīng)活化能增大
    ④350℃時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)容器體積為5L,求該溫度下反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K=
     
    。
    發(fā)布:2024/9/22 5:0:8組卷:4引用:1難度:0.5
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