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2023-2024學(xué)年湖北省武漢二中高三(上)月考化學(xué)試卷(10月份)
>
試題詳情
為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo),二氧化碳的高效利用成為研究的熱點(diǎn)。某研究小組采用雙合金團(tuán)簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好的效果。已知:CH
4
、H
2
、CO的燃燒熱分別為-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol,-283kJ/mol。
(1)甲烷干法重整(DRM)反應(yīng)為CH
4
(g)+CO
2
(g)?2CO(g)+2H
2
(g)△H,則△H=
+247.3kJ/mol
+247.3kJ/mol
。
(2)通過大量的研究Pt
12
Ni、Sn
12
Ni、Cu
12
Ni三種雙金屬合金團(tuán)簇可用于催化DRM反應(yīng),在催化劑表面涉及多個(gè)基元反應(yīng),分別為過程1:甲烷逐步脫氫,過程2:CO
2
的活化(包括直接活化和氫誘導(dǎo)活化),過程3:C*和CH*的氧化,過程4:擴(kuò)散吸附反應(yīng)。其反應(yīng)機(jī)理如圖1所示。
則CO
2
的氫誘導(dǎo)活化反應(yīng)方程式為
CO
2
*+H*=CO*+OH*
CO
2
*+H*=CO*+OH*
,過程3的最終產(chǎn)物為
CO*
CO*
,過程4發(fā)生擴(kuò)散吸附的微粒為
H*和OH*
H*和OH*
。
(3)三種催化劑催化甲烷脫氯過程的能量變化如圖2所示:
①甲烷脫氫過程中最大活化能步驟為
CH
3
*=CH
2
*+H*
CH
3
*=CH
2
*+H*
。(用反應(yīng)方程式表示)
②Sn
12
Ni、Pt
12
Ni、Cu
12
Ni三種催化劑催化甲烷脫氫過程的脫氫速率分別為v
1
、v
2
、v
3
,則脫氫速率由大到小的順序?yàn)?
v
2
>v
3
>v
1
v
2
>v
3
>v
1
。
③Sn
12
Ni雙金屬團(tuán)簇具有良好的抗積碳作用,有效抑制碳沉積對(duì)催化劑造成的不良影響,請(qǐng)結(jié)合圖示解釋原因:
脫氫反應(yīng)第4步為CH*=C*+H*,發(fā)生該步反應(yīng),三種催化劑中Sn
12
Ni需要克服的活化能最大,反應(yīng)不易發(fā)生,故產(chǎn)生的積碳較少
脫氫反應(yīng)第4步為CH*=C*+H*,發(fā)生該步反應(yīng),三種催化劑中Sn
12
Ni需要克服的活化能最大,反應(yīng)不易發(fā)生,故產(chǎn)生的積碳較少
。
(4)已知:甲烷干法重整(DRM)過程中發(fā)生副反應(yīng)CO
2
(g)+H
2
(g)?CO(g)+H
2
O(g)△H>0,T℃時(shí),在恒壓反應(yīng)器中,通入2molCH
4
和1molCO
2
,總壓強(qiáng)為p
0
,平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%,H
2
O的分壓為p。
①關(guān)于上述平衡體系,下列說法正確的是
CD
CD
(填標(biāo)號(hào))。
A.n(CH
4
):n(CO
2
)=2:1
B.將H
2
O(g)液化,可以提高主反應(yīng)的速率
C.若反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行,甲烷轉(zhuǎn)化率小于40%
D.若降低反應(yīng)溫度,主、副反應(yīng)均逆向進(jìn)行
②DRM反應(yīng)的K
p
=
(
8
p
0
23
+
P
)
2
×
(
8
p
0
23
-
P
)
2
6
p
0
23
×
(
p
0
23
-
P
)
(
8
p
0
23
+
P
)
2
×
(
8
p
0
23
-
P
)
2
6
p
0
23
×
(
p
0
23
-
P
)
(列出計(jì)算式即可,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
【考點(diǎn)】
化學(xué)平衡的計(jì)算
;
燃燒熱的計(jì)算
;
反應(yīng)熱和焓變
.
【答案】
+247.3kJ/mol;CO
2
*+H*=CO*+OH*;CO*;H*和OH*;CH
3
*=CH
2
*+H*;v
2
>v
3
>v
1
;脫氫反應(yīng)第4步為CH*=C*+H*,發(fā)生該步反應(yīng),三種催化劑中Sn
12
Ni需要克服的活化能最大,反應(yīng)不易發(fā)生,故產(chǎn)生的積碳較少;CD;
(
8
p
0
23
+
P
)
2
×
(
8
p
0
23
-
P
)
2
6
p
0
23
×
(
p
0
23
-
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)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0
組卷:65
引用:4
難度:0.5
相似題
1.
某反應(yīng)A(g)+B(g)→C(g)+D(g)的速率方程為v=k?c
m
(A)?c
n
(B)(k為速率常數(shù),lgk=-
E
a
2
.
303
RT
+lgA,其中A、R為常數(shù),E
a
為活化能,T為開氏溫度),其半衰期(當(dāng)剩余反應(yīng)物恰好是起始的一半時(shí)所需的時(shí)間)為
0
.
8
k
。改變反應(yīng)物濃度時(shí),反應(yīng)的瞬時(shí)速率如表所示:
c(A)/(mol?L
-1
)
0.25
0.50
1.00
0.50
1.00
c(B)/(mol?L
-1
)
0.050
0.050
0.100
0.100
0.200
v/(10
-3
mol?L
-1
?min
-1
)
1.6
3.2
v
1
3.2
v
2
下列說法正確的是( ?。?/h2>
A.m=1,2v
1
=v
2
B.該反應(yīng)的速率常數(shù)k=6.4min
-1
C.在過量的B存在時(shí),A為起始量的12.5%所需的時(shí)間是375min
D.升溫、加入催化劑,縮小容積(加壓),均能使k增大,導(dǎo)致反應(yīng)的瞬時(shí)速率加快
發(fā)布:2024/11/14 18:30:5
組卷:45
引用:4
難度:0.5
解析
2.
已知反應(yīng)2N
2
O(g)═2N
2
(g)+O
2
(g),速率方程為v═k?c
n
(N
2
O)。N
2
O在金(Au)表面分解的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。已知:①k為速率常數(shù),只與溫度、催化劑有關(guān),與濃度無關(guān);②n=0時(shí),該反應(yīng)為0級(jí)反應(yīng),n=1時(shí),該反應(yīng)為1級(jí)反應(yīng),以此類推,n可以為整數(shù),也可以為分?jǐn)?shù);③濃度消耗一半所用的時(shí)間叫半衰期(
t
1
2
)。
t/min
0
20
40
60
80
100
c(N
2
O)/(mol?L
-1
)
0.100
0.080
0.060
a
0.020
0
下列說法正確的是( )
A.表格中a=0.030
B.該反應(yīng)為2級(jí)反應(yīng)
C.該反應(yīng)的速率常數(shù)k=1.0×10
-2
mol?L
-1
?min
-1
D.保持其他條件不變,若起始濃度為0.200mol?L
-1
,則半衰期為100min
發(fā)布:2024/11/13 9:0:1
組卷:48
引用:3
難度:0.5
解析
3.
工業(yè)上利用CO
2
和H
2
制備HCOOH,相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如表所示:
鍵
C=O
H-H
O-H
C-H
C-O
鍵能/kJ?mol
-1
745
436
462.8
413.4
351
已知:①溫度為T
1
℃時(shí),CO
2
(g)+H
2
(g)?HCOOH(g)K=2;
②實(shí)驗(yàn)測(cè)得:v
正
=k
正
c(CO
2
)?c(H
2
),v
逆
=k
逆
c(HCOOH),k
正
、k
逆
為速率常數(shù)。
下列說法不正確的是( ?。?/h2>
A.反應(yīng)CO
2
(g)+H
2
(g)?HCOOH(g)的ΔH<0
B.T
1
℃時(shí),密閉容器充入濃度均為1mol?L
-1
的CO
2
(g)、H
2
(g),反應(yīng)至平衡,則HCOOH(g)體積分?jǐn)?shù)為
1
3
C.T
1
℃時(shí),k
逆
=0.5k
正
D.若溫度為T
2
℃時(shí),k
正
=2.1k
逆
,則T
2
℃>T
1
℃
發(fā)布:2024/11/13 19:30:1
組卷:99
引用:3
難度:0.7
解析
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