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我國提出爭取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,這對于改善環(huán)境、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。因此,研發(fā)CO2利用技術(shù),降低空氣中CO2的含量成為研究熱點(diǎn)。當(dāng)前,科學(xué)家成功利用CO2和H2合成了CH3OH,這對節(jié)能減排、降低碳排放具有重大意義?;卮鹣铝袉栴}:CO2催化加氫制甲醇是極具前景的資源化研究領(lǐng)域,主要反應(yīng)有:
?。瓹O2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.4kJ?mol
ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ?mol
ⅲ.CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3
(1)已知反應(yīng)i速率方程為v=k?x(CO2)?x3(H2),v=k?x(CH3OH)?x(H2O),k、k均為速率常數(shù)且只與溫度有關(guān),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。則反應(yīng)ⅰ用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)Kx=
K
K
K
K
(用k、k表示;Kx指平衡時(shí)用各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)來代替該物質(zhì)的平衡濃度來計(jì)算平衡常數(shù)的一種新的表達(dá)式)。
(2)5MPa時(shí),往某密閉容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測得各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖中所示。
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①圖甲中X代表
CO
CO
(填化學(xué)式)。
②250℃時(shí)反應(yīng)ⅱ的K
1(填“>”“<”或“=”)。
③下列措施中,一定無法提高甲醇產(chǎn)率的是
D
D
(填字母)。
A.加入適量CO
B.增加CO2
C.循環(huán)利用原料氣
D.升高溫度
(3)在10MPa下,將H2、CO按一定比例投料,恒壓下平衡狀態(tài)時(shí)各組分的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如圖乙所示。曲線b代表的物質(zhì)為
H2
H2
(填化學(xué)式)。溫度為700K時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
1
32
1
32
(MPa)2(結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示)。
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(4)研究表明,CO2與H2在催化劑作用下,發(fā)生反應(yīng)ⅰ合成CH3OH時(shí)會(huì)發(fā)生副反應(yīng)(反應(yīng)ⅱ)。將一定量的CO2和H2通入剛性的密閉容器中,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇率隨溫度的變化趨勢如圖所示,已知:CH3OH的選擇率x=
轉(zhuǎn)化為
C
H
3
OH
C
O
2
消耗的
C
O
2
×100%。隨著溫度的升高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增加但甲醇的選擇率降低,請分析其原因:
當(dāng)溫度升高時(shí),反應(yīng)ⅰ逆向移動(dòng),而反應(yīng)ⅱ正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇率卻降低
當(dāng)溫度升高時(shí),反應(yīng)ⅰ逆向移動(dòng),而反應(yīng)ⅱ正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇率卻降低
。
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【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算
【答案】
K
K
;CO;<;D;H2
1
32
;當(dāng)溫度升高時(shí),反應(yīng)ⅰ逆向移動(dòng),而反應(yīng)ⅱ正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇率卻降低
【解答】
【點(diǎn)評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:33引用:1難度:0.3
相似題
  • 1.苯是重要的化工產(chǎn)品,也是化工原料,在生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用?;卮鹣铝袉栴}:
    已知:
    反應(yīng)Ⅰ: 菁優(yōu)網(wǎng) ΔH1═+23.4kJ?mol-1
    反應(yīng)Ⅱ: 菁優(yōu)網(wǎng) ΔH2═-87.4kJ?mol-1
    反應(yīng)Ⅲ: 菁優(yōu)網(wǎng) ΔH3═-206.1kJ?mol-1
    (1)反應(yīng):菁優(yōu)網(wǎng)ΔH═
     
    kJ?mol-1;苯的穩(wěn)定性比1,3-環(huán)己二烯
     
    (填“強(qiáng)”或“弱”)。
    (2)一定溫度下,向恒容密閉容器中充入1mol苯蒸氣和4mol氫氣,在催化劑鎳的條件下同時(shí)發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、,下列敘述正確的是
     
    (填標(biāo)號(hào))。
    A.氣體密度不變時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
    B.混合氣體中環(huán)己烷的體積分?jǐn)?shù)可能等于50%
    C.平衡后再充入少量氫氣,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
    D.增大催化劑鎳的質(zhì)量,反應(yīng)速率和苯的轉(zhuǎn)化率都會(huì)增大
    (3)在體積相等、溫度相同的甲、乙兩個(gè)容器中起始都投入1mol苯蒸氣和3mol氫氣,只發(fā)生反應(yīng)Ⅲ。
    容器
    反應(yīng)條件 恒溫恒容 絕熱恒容
    苯蒸氣的平衡轉(zhuǎn)化率 a1 a2
    平衡時(shí)正反應(yīng)速率 v1 v2
    平衡常數(shù) K1 K2
    用“>”、“<”或“═”填空:
    ①a1
     
    a2;
    ②v1
     
    v2;
    ③K1
     
    K2。
    (4)一定溫度下,向密閉容器中充入2mol苯(g)和2.5molH2(g),同時(shí)發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,測得苯的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性如圖所示(某一產(chǎn)物的選擇性═
    該產(chǎn)物的物質(zhì)的量
    產(chǎn)物的總物質(zhì)的量
    ),已知平衡時(shí)氣體總壓強(qiáng)為30MPa。
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    20min時(shí)1,3-環(huán)己二烯的分壓為
     
    MPa。上述反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp
     
    (以分壓表示,分壓═總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))(MPa)-1。
    (5)對苯醌(菁優(yōu)網(wǎng))是制備口腔消毒劑的原料、以硫酸和硫酸鈉的混合溶液為電解質(zhì)溶液,用惰性電極電解苯可以制備對苯醌。則陽極的電極反應(yīng)式為
     
    。
    發(fā)布:2024/9/30 3:0:1組卷:1引用:5難度:0.5
  • 2.2022年7月13日,化學(xué)所碳中和中心召開碳中和會(huì)議,白春禮做了“在碳中和愿景下的能源化學(xué)”的特邀報(bào)告,戰(zhàn)略性闡述了二氧化碳轉(zhuǎn)化利用如何支撐實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)?,F(xiàn)為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo),利用CO、CO2加氫制甲醇的有關(guān)反應(yīng)如下:
    Ⅰ.2H2(g)+CO(g) 
    催化劑
    CH3OH(g)ΔH1<0
    Ⅱ.H2(g)+CO2(g) 
    催化劑
    CO(g)+H2O(g)ΔH2>0
    Ⅲ.3H2(g)+CO2(g) 
    催化劑
    CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3
    (1)反應(yīng)Ⅰ的ΔH1
     
    (用含ΔH2、ΔH3的式子表示)。
    (2)要使反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率加快,可采取的措施有 
     
    (填序號(hào))。
    A.縮小反應(yīng)容器的容積
    B.往密閉容器中不斷通入氮?dú)?br />C.升高溫度
    D.保持恒壓狀態(tài)不斷通入氮?dú)?nbsp;   E.使用合適的催化劑
    (3)一定溫度下,往5L反應(yīng)釜中充入1molCO2、3molH2,發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,反應(yīng)了5min后,氣體總的物質(zhì)的量減少了20%,則0~5min內(nèi),H2的平均反應(yīng)速率v═
     
    。
    (4)在不同溫度、壓強(qiáng)和相同催化劑條件下,發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,初始時(shí)CO2、H2分別為1.0mol、3.0mol,測得H2的平衡轉(zhuǎn)化率[a(H2)]隨溫度和壓強(qiáng)的變化如圖1所示。
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    ①如圖可知壓強(qiáng)p1、p2、p3的大小關(guān)系為 
     

    ②250℃、p3條件下,反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp
     
    (用含p3的式子表示,Kp
    p
    C
    H
    3
    OH
    p
    H
    2
    O
    p
    3
    H
    2
    p
    C
    O
    2
    ,p為各物質(zhì)的分壓,分壓═總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
    (5)在密閉容器中充入CO2、H2,發(fā)生上述反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ,在不同催化劑Cat1、Cat2作用下,測得溫度與甲醇選擇性的關(guān)系如圖2所示。在其他條件相同時(shí),若想主要發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,催化效率較高的是 
     
    (填“Cat1”或“Cat2”。)。在Cat2作用下,溫度高于500℃時(shí),甲醇的產(chǎn)率降低的可能原因是 
     
    。
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    發(fā)布:2024/9/30 0:0:1組卷:21引用:2難度:0.5
  • 3.油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)產(chǎn)生的廢氣普遍含有硫化氫,需要回收處理并加以利用.回答下列問題:
    (1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
    ①2H2S(g)?S2(g)+2H2(g)ΔH1=+180kJ?mol-1
    ②CS2(g)+2H2(g)?CH4(g)+S2(g)ΔH2=-81kJ?mol-1
    則反應(yīng)③CH4(g)+2H2S(g)?CS2(g)+4H2(g)的ΔH3=
     
    kJ?mol;下列敘述能說明反應(yīng)③達(dá)到平衡狀態(tài)的是
     
    (填標(biāo)號(hào)).
    A.?dāng)嗔?molC-H的同時(shí)生成2molC═S
    B.恒溫恒壓條件下,混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化
    C.恒溫恒容條件下,混合氣體的密度不再變化
    D.v(H2S)=2v(CS2
    (2)對于上述反應(yīng)①,在不同溫度、壓強(qiáng)為100kPa、進(jìn)料H2S的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.1%~20%(其余為Ar)的條件下,H2S的平衡轉(zhuǎn)化率如圖1所示.T1、T2和T3的大小關(guān)系為
     

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    (3)上述反應(yīng)①和③的ΔG隨溫度的變化如圖2所示,已知ΔG=-RTlnK(R為常數(shù),T為溫度,K為平衡常數(shù)),則在1000K時(shí),反應(yīng)的自發(fā)趨勢:①
     
    ③(選填“>”“<”或“=”).在1000K、100kPa條件下,n(H2S):n(CH4):n(Ar)=3:2:15的混合氣發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)n(CS2):n(H2)≈1:4,n(S2)接近于0,其原因是
     

    (4)在恒溫恒壓(1000K、100kPa)條件下,n(CH4):n(H2S):n(Ar)=2:4:2的混合氣僅發(fā)生反應(yīng)③,達(dá)到平衡時(shí),CS2的分壓與CH4的分壓相同.則H2S的轉(zhuǎn)化率為
     
    ,反應(yīng)③的Kp=
     
    發(fā)布:2024/9/30 2:0:2組卷:19引用:1難度:0.5
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