组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:155 题号:10171863
以天然气为原料合成氨是现代合成氨工业发展的方向与趋势
(一)天然气与氮气为原料,以固态质子交换膜为电解质,在低温常压下通过电解原理制备氨气如图所示:

写出在阴极表面发生的电极反应式:_____________
(二)天然气为原料合成氨技术简易流程如下:

一段转化主要发生的反应如下:
①CH4(g) +H2O(g) CO(g)+3H2(g)     ΔH1 = 206 kJ·molˉ1
②CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)     ΔH2 = -41 kJ·molˉ1
二段转化主要发生的反应如下:
③2CH4(g)+ O2(g) 2CO(g)+4H2(g)             ΔH3 = -71.2 kJ·molˉ1
④2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)                      ΔH4 = -282 kJ·molˉ1
(1)已知CO中不含C=O,H-H的键能为436 kJ·molˉ1,H-O的键能为463 kJ·molˉ1,C-H的键能为414 kJ·molˉ1,试计算C=O的键能_________
(2)实验室模拟一段转化过程,在800oC下,向体积为1L的恒容密闭反应器中,充入1mol的CH4与1mol的H2O,达到平衡时CH4的转化率为40%,n(H2)为1.4mol,请计算反应②的平衡常数_________
(3)下列说法正确的是_________
A.合成氨过程实际选择的温度约为700℃,温度过高或过低都会降低氨气平衡产率
B.上述工业流程中压缩既能提高反应速率又能提高合成氨的产率
C.二段转化释放的热量可为一段转化提供热源,实现能量充分利用
D.二段转化过程中,需严格控制空气的进气量,否则会破坏合成气中的氢氮比
(4)已知催化合成氨中催化剂的活性与催化剂的负载量、催化剂的比表面积和催化反应温度等因素有关,如图所示:

①实验表明相同温度下,负载量5%催化剂活性最好,分析负载量9%与负载量1%时,催化剂活性均下降的可能原因是________
②在上图中用虚线作出负载量为3%的催化剂活性变化曲线_______

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【推荐1】氨气和甲醇都是重要的工业产品,试运用必要的化学原理解决有关问题。
(1)在密闭容器中,使在一定条件下发生反应:
①平衡后,的转化率的比值_______1(填“>”“<”或“=”)。
②当达到平衡时,保持恒温,压缩容器体积,平衡_______(填“正向”“逆向”或“不”)移动,化学平衡常数K_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)水煤气在一定条件下可合成甲醇:。将充入恒容密闭容器中,在一定条件下合成甲醇,反应相同时间()时测得不同温度下的转化率如图所示:

①温度在下,从反应开始至末,这段时间内的反应速率_______
②由图可知,在温度低于时,的转化率随温度的升高而增大,原因是_______
③已知c点时容器内气体的压强为P,则在下该反应的压强平衡常数_______(用含p的代数式表示,是用各气体的分压替代浓度来计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(3)探究合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高的产率。以为原料合成涉及的主要反应如下:
I.
II.
III.
一定条件下,向体积为的恒容密闭容器中通入发生上述反应,达到平衡时,容器中,此时的浓度为_______(用含a、b、V的代数式表示,可以不化简,下同),反应Ⅲ的平衡常数为_______
2022-11-12更新 | 169次组卷
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【推荐2】甲醚是重要的有机合成原料,甲醇制备甲醚的反应:;工业上常用CO2或CO催化氢化法合成CH3OH。回答下列问题:
(1)CO2和H2在某催化剂表面合成CH3OH:,反应历程如图甲所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。该反应历程中活化能最小步骤的化学方程式为___________。已知(△H、△S随温度的变化不大),随温度的变化关系如图乙所示,图中表示该反应的直线是___________(填代号)。

(2)CO催化加氢法合成CH3OH,进而制备CH3OCH3的过程中涉及如下反应:
反应I:
反应II:
反应III:
①在298K,101kPa时,CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的摩尔燃烧焓如下表:
物质CO(g)H2(g)CH3OH(g)
摩尔燃烧焓(△H)/(kJ·mol-1)-283.0-285.8-726.5
则△H2=___________
②一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入2molCO(g)和4molH2(g)制备,初始压强为p0Pa,5min达到平衡时CO(g)的转化率为70%,c(CH3OH)=2c(CH3OCH3),且c(H2)=0.9molL-1.则0~5min内,v(CO)=___________mol。L-1.min-1;反应I的平衡常数Kp=___________(用p0表示);平衡后,保持温度和容器体积不变,向容器中再充入1molCO(g)和2molH2(g),重新达到平衡后,CH3OCH3(g)的物质的量分数___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
2024-01-11更新 | 207次组卷
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【推荐3】国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话:应对气候变化《巴黎协定》代表了全球绿色低碳转型的大方向,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。各国要树立创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念,抓住新一轮科技革命和产业变革的历史性机遇,推动疫情后世界经济"“绿色复苏”,汇聚起可持续发展的强大合力。CO2和CH4是两种主要的温室气体,以CH4和CO2为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向,回答下列问题:
(1)工业上CH4一H2О催化重整是目前大规模制取合成气(CO和H2混合气称为合成气)的重要方法,其原理为:
反应I:CH4(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) △H1=+206.4kJ/mol
反应II:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41kJ/mol
CH4(g)和H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式是___________
(2)将1molCH4(g)和1molH2O(g)加入恒温恒压的密闭容器中(温度298K、压强100kPa),发生反应I,不考虑反应II的发生,该反应中,正反应速率v=kp(CH4)×p(H2O),p为分压(分压=总压×物质的量分数),若该条件下k=4.5×10-4kPa-1·s-1,当CH4分解20%时,v___________kPa·s-1
(3)将CO2和CH4在一定条件下反应可制得合成气,在1L密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度均为1.0mol/L,在一定条件下发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示:

①压强P1、P2、P3、P4由小到大的关系为___________
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp),如果P4=2MPa,求x点的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
③下列措施中能使平衡正向移动的是___________(填字母)。
a.升高温度
b.增大压强
c.保持温度、压强不变,充入He
d.恒温、恒容,再充入1molCO2和1molCH4
(4)科学家研究了利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO。下列说法中正确的是___________

A.该装置工作时,H从b极区向a极区移动
B.反应过程中,电极a附近溶液的pH值将增大
C.该过程的总反应方程式为:2CO2=O2+2CO
D.该装置中每生成1molCO,同时生成11.2LO2
该装置工作时,b电极的电极反应式为___________
2021-05-28更新 | 229次组卷
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