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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:487 题号:10475697
铁是一种非常重要的金属。
(1)中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,反应过程如图。催化剂中添加助剂Na、K、Cu(也起催化作用)后可改变反应的选择性。

下列说法正确的是___
A.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
B.第ⅰ步所发生的反应为:CO2+H2CO+H2O
C.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小
D.保持其他条件不变,添加不同助剂后各反应的平衡常数不变
加入助剂K能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是___
(2)纳米铁是重要的储氢材料,可用反应Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)5(g)制得。在1L恒容密闭容器中加入足量铁粉和0.24mol CO,在T1、T2不同温度下进行反应,测得c(CO)与温度、时间的关系如图所示。

①T1___T2H___0(填“>”或“<”)
②已知:标准平衡常数Kθ=,其中pθ为标准压强(1×105Pa),p[Fe(CO)5]、p(CO)为各组分的平衡分压。T2温度下,平衡时体系的压强为p,反应的标准平衡常数Kθ=___(用含p的最简式表示)
(3)高铁酸钾(K2FeO4)被称为“绿色化学”净水剂,在酸性至弱碱性条件下不稳定。

①电解法可制得K2FeO4,装置如图,若转移6mol电子则隔膜右边溶液增重___g。
②K2FeO4在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与pH的关系如图所示,向pH=6的溶液中加入KOH溶液,发生反应的离子方程式为___
(4)复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解制氢气,原理如下:
①MnFe2O4(s)=MnFe2O(4-x)(s)+O2(g)H1
②MnFe2O(4-x)(s)+xH2O(g)=MnFe2O4(s)+xH2(g)H2
③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)H3
则:H3H1H2的关系为___

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【推荐1】乙醛是一种重要的脂肪族化合物,在工业、农业、医药、食品和饲料添加剂等领域具有非常广泛的应用。目前,常用乙醇脱氢来制备。
I(乙醇氧化脱氢):2CH3CH2OH(g)+O2(g)2CH3CHO(g)+2H2O(g)     H1
II(乙醇直接脱氢):CH3CH2OH(g)CH3CHO(g)+H2(g)                    H2
(1)已知相关共价键的键能数据如表:
共价键C-HO-HC-OC=OO=OC-C
键能(kJ·mol-1)413462351745497348

H1=___________kJ·mol-1
(2)在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,不能说明反应I(乙醇氧化脱氢)达到平衡状态的是___________。(填选项字母)
A、体系压强不再变化       B、v(CH3CH2OH)=2v(O2)
C、混合气体的密度保持不变     D、混合气体平均相对分子质量保持不变
(3)对于反应II(乙醇直接脱氢),T1℃,P1kPa条件下,向一容积可变的密闭容器中,充入2mol乙醇气体,达平衡后乙醇的转化率为50%,容器体积为2L。T1℃,P2 kPa条件下,充入2mol乙醇气体,平衡后乙醇的转化率为60%,此时容器的体积为___________L。
(4)乙醇直接脱氢反应中Cu基催化剂是最常用的催化剂体系之一、研究者研究了用Cu35Zn25Al43作催化剂时不同温度对乙醇直接脱氢反应性能的影响,图象如图:

最适宜的温度为___________;结合图象说明选择该温度的理由___________
(5)乙醇直接脱氢反应中铜基催化剂有失活的缺点。大连物化所的研究者设计了一种多级海胆状结构Cu-MFI-AE催化剂,在乙醇催化中展示了较高的乙醛选择性、稳定性。催化剂表面上反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注。

写出该历程中最大能垒对应步骤的化学方程式___________
2020-12-19更新 | 131次组卷
解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)
【推荐2】CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
(1)已知:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-802 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566 kJ·mol-1
则反应 3CO2(g)+CH4(g)=4CO(g)+2H2O(g)的ΔH3=___________kJ·mol-1
(2)探究反应 CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的反应速率和平衡,向1L恒容密闭容器中通入CO2和CH4各1mol,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。

①CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH___________0(填“大于”或“小于”)。
②下列叙述能判断反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)达化学平衡状态的是___________
A.混合气体的密度保持不变
B.CO的体积分数保持不变
C.c(CO)和c(H2)的比值保持不变
D.断裂4mol C-H键的同时断裂2mol H-H键
③在压强为P1,温度为1000℃时,反应经5min达平衡,用CO2表示的化学反应速率v(CO2)=____;比较x点和y点的速率:x____y(填“大于”“小于”或“等于”);压强P1___________P2(填“大于”“小于”或“等于”),原因是___________
(3)CO2可被 NaOH 溶液捕获,其所得溶液中c(HCO):c(CO)=2:1,溶液pH=______。(室温下,H2CO3的K1=4x10-7;K2=5x10-11)
2021-04-11更新 | 483次组卷
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【推荐3】烷烃脱氢制烯烃是化工领域研究的热点过程。在 Pt-Sn/Zn/Al2O3催化作用下丙烷脱氢过程主要反应有:
反应 i:C3H8 (g)C3H6 (g) + H2 (g) △H1= +125 kJ·mol -1
反应 ii:C3H8 (g)+ H2 (g)C2H6(g) + CH4 (g) △H2= -56 kJ·mol -1
......
回答下列问题:
(1)丙烷脱氢过程中,生成的气体产物除 C3H6、C2H6、CH4、H2外,还可能有_____
(2)丙烷脱氢反应 i、ii 的选择性和温度的关系如图所示。1000 K 时丙烷更容易断裂的化学键为_____

(3)在 883 K,102 kPa 条件下发生反应 i,其反应速率v=k •P(C3H8),   v=k •P2(C3H6),该温度下速率常数 k和 k数值分别为 6.0 min-1、1.3×10-3kPa-1·min-1,计算平衡常数 Kp =_____(保留 1 位小数)。当丙烷与丙烯的物质的量分数相等时,V=_____kPa·min-1,此时反应向_____(填“向正反应进行”、“向逆反应进行”或“达到平衡状态”)。
(4)为研究丙烷脱氢转化率的影响因素,科学家在不同反应器中分别通入一定量的 CO2或水蒸气进行试验:
①恒容条件下,通入 CO2增加了反应 CO2 (g)+ H2 (g)CO(g) + H2O(g) △H3<0。通入CO2能提高丙烷脱氢转化率的原因是_____
②恒压条件下,按不同水烃比 M=n(H2O)/n(C3H8)进行实验,丙烷的平衡转化率和温度、水烃比的关系如图所示。则 M1、M2、M3由大到小的顺序为_____
2020-05-22更新 | 174次组卷
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