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甲醇是重要的化工原料,又可作為燃料。以CO2和H2為原料生產(chǎn)甲醇時,同時發(fā)生下列兩個反應(yīng),反應(yīng)的熱化學方程式如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-58.0kJ?mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.0kJ?mol-1
(1)上述兩個反應(yīng)中,在熱力學上趨勢較大的是
(填反應(yīng)代號)。
(2)如圖1中表示反應(yīng)II平衡常數(shù)K隨溫度變化關(guān)系的曲線為
b
b
(填曲線標記字母),其判斷依據(jù)是
反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向右移動,平衡常數(shù)增大
反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向右移動,平衡常數(shù)增大
。
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(3)CO和H2反應(yīng)也可生成氣態(tài)甲醇。相關(guān)的化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:
化學鍵 H-H C-O C≡O(shè) H-O C-H
E/(kJ?mol-1 436 343 1076 465 x
①則x=
413
413
。
②CO和H2生成甲醇的反應(yīng),體系總壓強為P MPa恒定,在溫度T時,起始
n
CO
n
H
2
=
1
2
,若到達平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率為50%,則平衡常數(shù)Kp=
4
p
2
(MPa)-2
4
p
2
(MPa)-2
(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))。
(4)某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2。在相同壓強下,發(fā)生I、II兩個反應(yīng),經(jīng)過相同反應(yīng)時間測得如下實驗數(shù)據(jù)如圖2、圖3所示:
①有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有
D
D
。
A.使用催化劑1
B.增大CO2和H2的初始投料比
C.使用催化劑2
D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度
②在催化劑2的作用下,543 K時,CO的選擇性(CO2轉(zhuǎn)化為CO的體積百分比)為
26%
26%
,H2的轉(zhuǎn)化率為
11%
11%
(保留兩位有效數(shù)字)。
【答案】Ⅰ;b;反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向右移動,平衡常數(shù)增大;413;
4
p
2
(MPa)-2;D;26%;11%
【解答】
【點評】
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:6引用:1難度:0.4
相似題
  • 1.乙烯是一種重要的基本化工原料,乙烯的產(chǎn)量可以衡量一個國家的石油化工發(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,下列說法正確的是
     
    (不定項選擇)。
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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點時的壓強一定小于N點時的壓強
    Ⅱ.工業(yè)用甲烷催化法制取乙烯:2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0,T℃時,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)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示:
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    (3)實驗測得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,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)。平衡時容器壓強為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)的量分數(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)是有機合成中的重要試劑,可由NO和Cl2反應(yīng)得到,化學方程式為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會生成亞硝酰氯,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,2NOCl(g)?2NO(g)+Cl2(g)。正反應(yīng)速率的表達式為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)),測得速率與濃度的關(guān)系如表所示:
    序號 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,向體積為2L且?guī)鈮河嫷暮闳菝荛]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)起始和平衡時溫度相同,測得反應(yīng)過程中壓強(p)隨時間(t)的變化如圖1曲線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,測得其壓強(p)隨時間(t)的變化如圖1曲線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NO的轉(zhuǎn)化率與溫度T、壓強p(總壓)的關(guān)系如圖2所示,若反應(yīng)一直保持在p壓強條件下進行,則M點的分壓平衡常數(shù)Kp
     
    (用含p的表達式表示,用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓═總壓×體積分數(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)國際空間站處理CO2的一個重要方法是將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)。某時刻測得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),則該時刻v(H2)=
     
    。
    (2)已知薩巴蒂爾反應(yīng)Ⅰ發(fā)生的同時也會發(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)隨溫度變化曲線分別如圖所示。
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    ①a點的正反應(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)動力學角度分析其原因
     
    。
    ③350℃~400℃溫度區(qū)間,CO2轉(zhuǎn)化率呈現(xiàn)減小的變化趨勢,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,反應(yīng)達到平衡時容器體積為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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