探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)_________ 。
(2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为ɑ mol,CO为b mol,此时H2(g)的浓度为__________ mol﹒L-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为___________ 。
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。已知:CO2的平衡转化率=
CH3OH的平衡产率=
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___________ (填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为___________ ;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___________ 。
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为_________ (填标号)。
A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)
(2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为ɑ mol,CO为b mol,此时H2(g)的浓度为
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。已知:CO2的平衡转化率=
CH3OH的平衡产率=
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为
A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压
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更新时间:2020-07-11 10:42:54
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【推荐1】I、白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下:
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)=6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3 359.26 kJ·mol-1
CaO(s)+SiO2(s)=CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1
2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)=6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH3 则ΔH3=__
II.下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和足量的AgNO3溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,乙中c电极质量增加了32g。据此回答问题:
(1)电源的N端为________ 极;
(2)电极b上发生的电极反应为________________ ;
(3)列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积:________ L;
(4)丙池中______ (e或f)电极析出金属Ag__________ g;
(5)电解前后各溶液的pH是否发生变化(填增大、或减小 、或不变):
甲溶液________________ ;乙溶液________________ ;丙溶液________________ ;
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)=6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3 359.26 kJ·mol-1
CaO(s)+SiO2(s)=CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1
2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)=6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH3 则ΔH3=
II.下图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和足量的AgNO3溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,乙中c电极质量增加了32g。据此回答问题:
(1)电源的N端为
(2)电极b上发生的电极反应为
(3)列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积:
(4)丙池中
(5)电解前后各溶液的pH是否发生变化(填增大、或减小 、或不变):
甲溶液
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【推荐2】直接甲烷化是将煤粉颗粒、催化剂与水蒸气在一个反应器中同时发生煤气化反应(反应Ⅰ、反应Ⅱ)和甲烷化反应(反应III):
反应I: kJ/mol;
反应II: kJ/mol;
反应III: kJ/mol。
已知:煤直接甲烷化中反应器出口气体主要为、CO、、,的含量很低可以忽略。
回答下列问题:
(1)煤直接甲烷化(方法1)的总反应可表示为______ kJ/mol。另一种煤的甲烷化的方法(方法2)是将煤粉颗粒与氢气混合,在金属钌的催化作用下直接合成甲烷,该反应的热化学方程式为______ 。方法2与方法1相比优点是______ (任写一条)。
(2)在KOH含量不同的三种催化剂(K10、K15、K20)作用下,出口气体中各气体含量与催化剂的关系如图1所示。若固定KOH含量并加入不同含量的铁形成复合催化剂(K15-Fe5、K15-Fe10、K15-Fe15),出口气体中各气体含量与催化剂的关系如图2所示。从甲烷化的目的来看,六种催化剂中催化效果最好的是______ ,对甲烷化反应选择性较高的催化剂是______ (填“KOH”或“Fe”)。
(3)若恒温、恒容的密闭容器中加入3 mol 和1 mol CO发生反应I,下列选项能说明体系达到平衡状态的是______。
(4)若在一个恒温(T℃)、恒压(p kPa)的密闭容器中加入5 mol C和3.6 mol ,只发生反应I、反应III,经过20 min达到平衡状态,此时碳转化率为60%,氢气的物质的量为0.6 mol。
①0~20min内反应III的平均反应速率______ kPa/min;
②T℃时反应I的平衡常数______ (用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作,如,p为平衡总压强,为平衡系统中B的物质的量分数)。
反应I: kJ/mol;
反应II: kJ/mol;
反应III: kJ/mol。
已知:煤直接甲烷化中反应器出口气体主要为、CO、、,的含量很低可以忽略。
回答下列问题:
(1)煤直接甲烷化(方法1)的总反应可表示为
(2)在KOH含量不同的三种催化剂(K10、K15、K20)作用下,出口气体中各气体含量与催化剂的关系如图1所示。若固定KOH含量并加入不同含量的铁形成复合催化剂(K15-Fe5、K15-Fe10、K15-Fe15),出口气体中各气体含量与催化剂的关系如图2所示。从甲烷化的目的来看,六种催化剂中催化效果最好的是
(3)若恒温、恒容的密闭容器中加入3 mol 和1 mol CO发生反应I,下列选项能说明体系达到平衡状态的是______。
A.容器中的压强不再改变 |
B.H,和CO的物质的量之比不再改变 |
C.和CO的物质的量之比不再改变 |
D.和CO的总物质的量不再改变 |
①0~20min内反应III的平均反应速率
②T℃时反应I的平衡常数
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【推荐3】回答下列问题:
(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH= -271 kJ·mol-1
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH= -937 kJ·mol-1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是_______ 。
(2)已知:25℃时,常温下,将pH和体积均相同的和溶液分别稀释,溶液pH随加水体积的变化如图:
①曲线I代表_______ 溶液(填“”或“”)。
②a、b两点对应的溶液中,水的电离程度a_______ b(填“”、“”或“”)。
③向上述溶液和溶液分别滴加等浓度的溶液,当恰好中和时,消耗溶液体积分别为和,则_______ (填“”、“”或“”)。
④酸度()也可表示溶液的酸碱性,。常温下,的硝酸溶液AG=_______ 。
(3)雪碧是一款柠檬味汽水饮料,其中所含酸性物质包括:碳酸、柠檬酸、苯甲酸。25℃时,上述三种酸的电离常数如表所示:
①三种酸的酸性由强到弱的顺序为_______ (填标号)。
a.苯甲酸 b.碳酸 c.柠檬酸
②欲使水的平衡向右移动,且溶液显碱性,下列符合条件的方法是_______ (填标号)。
A.通入氨气 B.加入Na C.加入苯甲酸钠固体 D.加热至90℃
(4)亚磷酸H3PO3是一种二元弱酸,可用作还原剂、尼龙增白剂、亚磷酸盐原料、农药中间体以及有机磷水处理药剂的原料。常温下,已知H3PO3溶液中含磷粒子的浓度之和为0.1mol·L-1,溶液中含磷粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。
①写出亚磷酸H3PO3的第一步电离方程式_______ 。
②随溶液pH的变化用曲线_______ (填“1”、“2”或“3”)表示。
③反应的平衡常数K=_______ 。
(1)工业上常用磷精矿[Ca5(PO4)3F]和硫酸反应制备磷酸。已知25℃,101kPa时:
CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH= -271 kJ·mol-1
5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH= -937 kJ·mol-1
则Ca5(PO4)3F和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是
(2)已知:25℃时,常温下,将pH和体积均相同的和溶液分别稀释,溶液pH随加水体积的变化如图:
①曲线I代表
②a、b两点对应的溶液中,水的电离程度a
③向上述溶液和溶液分别滴加等浓度的溶液,当恰好中和时,消耗溶液体积分别为和,则
④酸度()也可表示溶液的酸碱性,。常温下,的硝酸溶液AG=
(3)雪碧是一款柠檬味汽水饮料,其中所含酸性物质包括:碳酸、柠檬酸、苯甲酸。25℃时,上述三种酸的电离常数如表所示:
化学式 | 苯甲酸 | 碳酸 | 柠檬酸 |
电离常数 |
a.苯甲酸 b.碳酸 c.柠檬酸
②欲使水的平衡向右移动,且溶液显碱性,下列符合条件的方法是
A.通入氨气 B.加入Na C.加入苯甲酸钠固体 D.加热至90℃
(4)亚磷酸H3PO3是一种二元弱酸,可用作还原剂、尼龙增白剂、亚磷酸盐原料、农药中间体以及有机磷水处理药剂的原料。常温下,已知H3PO3溶液中含磷粒子的浓度之和为0.1mol·L-1,溶液中含磷粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。
①写出亚磷酸H3PO3的第一步电离方程式
②随溶液pH的变化用曲线
③反应的平衡常数K=
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【推荐1】无色气体N2O4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2相互转化的热化学方程式为N2O4(g)⇌2NO2(g) ΔH=+24.4 kJ/mol。
(1)将一定量N2O4投入固定容积的真空容器中,下列现象能说明反应达到平衡的是_______ (填字母)。
a.v正(N2O4)=2v逆(NO2)
b.体系颜色不变
c.气体平均相对分子质量不变
d.气体密度不变
(2)达到平衡后,保持体积不变,升高温度,再次达到平衡时,混合气体颜色_______ (填“变深”“变浅”或“不变”),判断理由是_______ 。
(3)平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数[例如:p(NO2)=p总×x(NO2)]。写出上述反应平衡常数表达式:Kp=_______ (用p总、各气体物质的量分数x表示);影响Kp的因素为_______ 。
(4)真空密闭容器中充入一定量N2O4,维持总压强p0恒定,在温度为T时,平衡时N2O4的分解百分率为α。保持温度不变,向密闭容器中充入等量的N2O4,维持总压强在2p0条件下分解,则平衡时N2O4的分解百分率为_______ (用α表示)。
(1)将一定量N2O4投入固定容积的真空容器中,下列现象能说明反应达到平衡的是
a.v正(N2O4)=2v逆(NO2)
b.体系颜色不变
c.气体平均相对分子质量不变
d.气体密度不变
(2)达到平衡后,保持体积不变,升高温度,再次达到平衡时,混合气体颜色
(3)平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数[例如:p(NO2)=p总×x(NO2)]。写出上述反应平衡常数表达式:Kp=
(4)真空密闭容器中充入一定量N2O4,维持总压强p0恒定,在温度为T时,平衡时N2O4的分解百分率为α。保持温度不变,向密闭容器中充入等量的N2O4,维持总压强在2p0条件下分解,则平衡时N2O4的分解百分率为
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【推荐2】一定条件下,将和充入一密闭容器中,发生如下反应:,已知反应物的总能量大于生成物的总能量,反应过程中、、物质的量变化如图所示:回答下列问题:
(1)升高温度,的转化率___________ (填“增大”“减小”或“不变”)
(2)反应处于平衡状态的时间段是___________ 。
(3)到的曲线变化的原因可能是___________ (填写编号)。
a.加了催化剂 b.缩小容器体积 c.降低温度 d.增加的物质的量
(4)下图表示在密闭容器中反应:达到平衡时,由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况,a~b过程中改变的条件可能是___________ ;若增大压强时,反应速度变化情况画在c~d处___________ 。
(5)已知反应 ,向某体积恒定的密闭容器中按体积比充入和,在一定条件下发生反应。下图是某物理量(Y)随时间(t)变化的示意图,可以是___________
(6)氢能的储存是氢能利用的前提,科学家研究出一种储氢合金,已知:
则___________ 。
(1)升高温度,的转化率
(2)反应处于平衡状态的时间段是
(3)到的曲线变化的原因可能是
a.加了催化剂 b.缩小容器体积 c.降低温度 d.增加的物质的量
(4)下图表示在密闭容器中反应:达到平衡时,由于条件改变而引起反应速度和化学平衡的变化情况,a~b过程中改变的条件可能是
(5)已知反应 ,向某体积恒定的密闭容器中按体积比充入和,在一定条件下发生反应。下图是某物理量(Y)随时间(t)变化的示意图,可以是___________
A.的转化率 | B.混合气体的密度 | C.密闭容器的压强 | D.的体积分数 |
则
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【推荐3】重铬酸钾具有强氧化性,在实验室和工业中都有广泛的应用。(黄色)和(橙色)在溶液中可相互转化。
(1)中元素铬(Cr)的化合价为_______ 。
(2)室温下,初始浓度为的溶液中随的变化如图所示。(忽略溶液体积变化)
①用离子方程式表示溶液中的转化反应_______ 。
②计算B点时的转化率为_______ 。
③根据A点数据,计算上述反应的平衡常数_______ 。
(3)向橙色的溶液中,滴加溶液,产生黄色沉淀,溶液pH减小。试推测黄色沉淀是_______ ,用平衡移动的原理解释溶液pH变小的原因是_______ 。
(4)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定二价铁含量。
用溶液滴定20.00mL未知浓度的含的溶液,恰好完全反应时消耗溶液,则溶液中的物质的量浓度是_______ (已知:(未配平)。
(1)中元素铬(Cr)的化合价为
(2)室温下,初始浓度为的溶液中随的变化如图所示。(忽略溶液体积变化)
①用离子方程式表示溶液中的转化反应
②计算B点时的转化率为
③根据A点数据,计算上述反应的平衡常数
(3)向橙色的溶液中,滴加溶液,产生黄色沉淀,溶液pH减小。试推测黄色沉淀是
(4)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定二价铁含量。
用溶液滴定20.00mL未知浓度的含的溶液,恰好完全反应时消耗溶液,则溶液中的物质的量浓度是
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【推荐1】CO2的回收和资源化对于实现“碳中和”具有重要意义。
(1)CH4与CO2重整生成H2和CO的反应为CH4(g)+CO2(g)=2H2(g)+2CO(g) ΔH=247.6kJ•mol﹣1
①已知H2(g)和CO(g)的燃烧热分别为285.8kJ•mol﹣1和283.0kJ•mol﹣1。则CH4的燃烧热为___________ 。
②CH4与CO2重整过程中还发生反应H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g) ΔH=41.2kJ•mol﹣1。在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4):n(CO2)=1:1条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如题图1所示。
I.曲线___________ (填“A”或“B”)表示CH4的平衡转化率随温度的变化。
Ⅱ.800 K、起始n(CH4):n(CO2)=1:1条件下,要让CH4平衡转化率达到X点的值,可以采取的措施是___________ (过程中不充入或分离出任何物质)。
(2)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应I:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ•mol﹣1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=﹣12.25kJ•mol﹣1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化见图2。其中:CH3OCH3的选择性100%。
①图中表示CO2平衡转化率的是曲线___________ (填“M”或“N”)。
②温度高于300℃,曲线N随温度升高而上升的原因是___________ 。
(3)反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1<0
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①若容器容积不变,则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是___________ (填字母序号)。
A.充入CO,使体系总压强增大 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.使用高效催化剂
②保持恒温恒容条件对于反应Ⅱ:将10molCO2和30molH2放入1L的密闭容器中,充分反应后测得CO2的转化率为60%,则该反应的平衡常数为___________ 。若维持条件不变向该容器中投入10molCO2、30molH2、10molCH3OH(g)和10molH2O(g),判断平衡移动的方向是___________ (填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。
(1)CH4与CO2重整生成H2和CO的反应为CH4(g)+CO2(g)=2H2(g)+2CO(g) ΔH=247.6kJ•mol﹣1
①已知H2(g)和CO(g)的燃烧热分别为285.8kJ•mol﹣1和283.0kJ•mol﹣1。则CH4的燃烧热为
②CH4与CO2重整过程中还发生反应H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g) ΔH=41.2kJ•mol﹣1。在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4):n(CO2)=1:1条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如题图1所示。
I.曲线
Ⅱ.800 K、起始n(CH4):n(CO2)=1:1条件下,要让CH4平衡转化率达到X点的值,可以采取的措施是
(2)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:
反应I:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2kJ•mol﹣1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=﹣12.25kJ•mol﹣1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化见图2。其中:CH3OCH3的选择性100%。
①图中表示CO2平衡转化率的是曲线
②温度高于300℃,曲线N随温度升高而上升的原因是
(3)反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1<0
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①若容器容积不变,则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是
A.充入CO,使体系总压强增大 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大 D.使用高效催化剂
②保持恒温恒容条件对于反应Ⅱ:将10molCO2和30molH2放入1L的密闭容器中,充分反应后测得CO2的转化率为60%,则该反应的平衡常数为
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【推荐2】控制和治理CO2是解决温室效应及能源问题的有效途径。
(1)研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2反应生成液态甲醇和液态水,该反应的热化学方程式为________________ 。
已知:H2(g)和CH3OH(l)的标准燃烧热分别为283.0 kJ • mol-1和726. 5kJ • mol-1
(2)已知:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H,在两个固定容积均为2 L的密闭容器中以不同的氢碳比[]充入H2和CO2,CO2的平衡转化率a(CO2)与温度的关系如图所示。
①X_____________ (填“大于”“小于”或“等于”) 2.0;
②若起始加入的CO2、H2的物质的量分别为1mol和2mol,计算P点时的K=____________ ,
③比较P点和Q点的化学平衡常数:KP______ KQ(填“大于”、“小于”或“等于”),理由是_____________ 。
(3)以稀硫酸为电解质溶液,惰性材料为电极,利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃,工作原理如图所示。
①H+的移动方向是_____________ (填从左至右或从右至左);
②产生乙烯的电极反应式为____________________ 。
(1)研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2反应生成液态甲醇和液态水,该反应的热化学方程式为
已知:H2(g)和CH3OH(l)的标准燃烧热分别为283.0 kJ • mol-1和726. 5kJ • mol-1
(2)已知:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H,在两个固定容积均为2 L的密闭容器中以不同的氢碳比[]充入H2和CO2,CO2的平衡转化率a(CO2)与温度的关系如图所示。
①X
②若起始加入的CO2、H2的物质的量分别为1mol和2mol,计算P点时的K=
③比较P点和Q点的化学平衡常数:KP
(3)以稀硫酸为电解质溶液,惰性材料为电极,利用太阳能将CO2转化为低碳烯烃,工作原理如图所示。
①H+的移动方向是
②产生乙烯的电极反应式为
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【推荐3】对CO2进行综合利用可以节约能源,减少碳排放,对于环保有重要意义。
(1)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
则估算该反应的△H=________ kJ/mol(用a、b、c、d的代数式表示)。
②一定条件下,向2 L密闭容器中通入CO2和CH4各4 mol,发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。当反应达平衡时测得CO的体积分数为20%,则平衡时CO2的浓度为________ mol/L。
(2)以二氧化钛表面覆盖的Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸,反应方程式为CH4+CO2CH3COOH。
①催化剂的催化效率与乙酸的生成速率随温度的变化关系如图3所示。在制备乙酸时,可选择的适宜温度为________ 。
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是________ (写出一种)。
(3)CO2在新型钴基电催化剂作用下转化为清洁燃料——甲酸,其工作原理如图4所示。该装置是________ (填“原电池”或“电解池),电极的电极反应式为________ 。
(1)CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:
化学键 | C—H | C=O | H—H | |
键能/(kJ/mol) | a | b | c | d |
②一定条件下,向2 L密闭容器中通入CO2和CH4各4 mol,发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。当反应达平衡时测得CO的体积分数为20%,则平衡时CO2的浓度为
(2)以二氧化钛表面覆盖的Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸,反应方程式为CH4+CO2CH3COOH。
①催化剂的催化效率与乙酸的生成速率随温度的变化关系如图3所示。在制备乙酸时,可选择的适宜温度为
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是
(3)CO2在新型钴基电催化剂作用下转化为清洁燃料——甲酸,其工作原理如图4所示。该装置是
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【推荐1】的捕集和资源化利用能有效减少排放,充分利用碳资源。
(1)一种捕集烟气中的流程如图1所示,溶液中含碳物种分布分数随pH变化如图2所示。___________ 。
②第一步电离平衡常数为,则___________ ()。
③“吸收”所得溶液pH约为8时,“转化”过程中主要反应的化学方程式为___________ 。
(2)在催化剂作用下,以、为原料制取主要发生如下反应:
将和充入装有催化剂的1L恒容密闭容器中反应,不同温度下体系中的平衡转化率和、CO的选择性如图所示。
①图中曲线___________ 表示产物的选择性。
②240℃达平衡时,容器中___________ 。
③当温度超过300℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________ 。
④不改变反应温度,使平衡转化率达到X点,采取的措施为___________ 。
(1)一种捕集烟气中的流程如图1所示,溶液中含碳物种分布分数随pH变化如图2所示。
①上述流程中采用气-液逆流接触吸收(烟气从吸收塔底进入,KOH溶液从吸收塔顶喷淋),其目的是
②第一步电离平衡常数为,则
③“吸收”所得溶液pH约为8时,“转化”过程中主要反应的化学方程式为
(2)在催化剂作用下,以、为原料制取主要发生如下反应:
将和充入装有催化剂的1L恒容密闭容器中反应,不同温度下体系中的平衡转化率和、CO的选择性如图所示。
[(或CO)的选择性]
①图中曲线
②240℃达平衡时,容器中
③当温度超过300℃,的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
④不改变反应温度,使平衡转化率达到X点,采取的措施为
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适中
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解题方法
【推荐2】甲醛是重要的有机合成原料,大量用于生产树脂、合成纤维、药物及涂料等。
上表为各化学键的键能(单位:。)
I.工业上常用甲醇在催化剂作用下脱氢制甲醛:
主反应: 反应①
副反应: 反应②
(1)下列关于反应①说法正确的是_______ 。
A.降低体系压力对平衡有利
B.在较低温度下可以自发进行
C.应快速冷凝反应产物,以减少产物的分解
(2)制甲醛反应的lgK(K为反应平衡常数)随温度T的变化如图所示。向温度为600K,体积为1L的密闭容器中通入8.5mol甲醇(g),仅发生反应①、②,平衡后容器中含3mol,则该条件下甲醇转化率为_______ ,甲醛选择性为_______ 。(选择性=×100%)
II.另一种改进方法是甲醇氧化法制甲醛:反应③
(3)试在虚框内画出反应③在300~900K内lgK随温度升高的变化趋势_____________ 。
(4)对比脱氢法,氧化法制甲醛技术的优势在于:_______ (写出两条)
(5)可用电化学甲醛传感器检测制甲醛后所排放废水废气是否合格。某传感器原理如下:在酸性介质中,以催化剂Pt和助催化剂纳米,将甲醛直接氧化为,请写出此电极方程式:_______ ;
化学键 | C-H | C-O | O-H | C=O | H-H | O=O |
键能 | 413 | 351 | 463 | 745 | 436 | 498 |
上表为各化学键的键能(单位:。)
I.工业上常用甲醇在催化剂作用下脱氢制甲醛:
主反应: 反应①
副反应: 反应②
(1)下列关于反应①说法正确的是
A.降低体系压力对平衡有利
B.在较低温度下可以自发进行
C.应快速冷凝反应产物,以减少产物的分解
(2)制甲醛反应的lgK(K为反应平衡常数)随温度T的变化如图所示。向温度为600K,体积为1L的密闭容器中通入8.5mol甲醇(g),仅发生反应①、②,平衡后容器中含3mol,则该条件下甲醇转化率为
II.另一种改进方法是甲醇氧化法制甲醛:反应③
(3)试在虚框内画出反应③在300~900K内lgK随温度升高的变化趋势
(4)对比脱氢法,氧化法制甲醛技术的优势在于:
(5)可用电化学甲醛传感器检测制甲醛后所排放废水废气是否合格。某传感器原理如下:在酸性介质中,以催化剂Pt和助催化剂纳米,将甲醛直接氧化为,请写出此电极方程式:
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【推荐3】“绿水青山就是金山银山”。为了打赢碳中和、碳达峰这场战役,科学家们提出设想,将空气中的CO2与H2反应转化为可再生能源。
(1)已知CO(g)和H2(g)的燃烧热分别为、。CO与H2合成甲醇过程中的能量变化如图所示:
则用CO2(g)和H2(g)制备液态甲醇的热化学方程式为_______ 。
(2)将一定量的CO2(g)和H2(g)充入到一恒容密闭容器中,测得在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率随温度的变化如图所示:
催化效果最好的是催化剂_______ (填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(3)已知2CO2(g)+ 6H2(g)⇌ C2H4(g)+ 4H2O(g) △H,在两个固定容积均为2L的密闭容器中以不同的充入H2(g)和CO2(g),CO2(g)的平衡转化率a(CO2)与温度的关系如图所示。
① X_______ (填“>”“<”或“=”)2.0。
② 若起始加入的CO2(g)、H2(g)的物质的量分别为1mol和2mol,计算P点时的化学平衡常数K=_______ 。
③ 比较P点和Q点的化学平衡常数:KP_______ KQ (填“>”“<”或“=”)。
(4)以稀硫酸为电解质溶液,惰性材料为电极,利用太阳能电池将CO2(g)转化为低碳烯烃的工作原理如图所示。
① 电极b为太阳能电池的_______ (填“正极”或“负极”);
② 产生丙烯的电极反应式为_______ 。
(1)已知CO(g)和H2(g)的燃烧热分别为、。CO与H2合成甲醇过程中的能量变化如图所示:
则用CO2(g)和H2(g)制备液态甲醇的热化学方程式为
(2)将一定量的CO2(g)和H2(g)充入到一恒容密闭容器中,测得在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率随温度的变化如图所示:
催化效果最好的是催化剂
(3)已知2CO2(g)+ 6H2(g)⇌ C2H4(g)+ 4H2O(g) △H,在两个固定容积均为2L的密闭容器中以不同的充入H2(g)和CO2(g),CO2(g)的平衡转化率a(CO2)与温度的关系如图所示。
① X
② 若起始加入的CO2(g)、H2(g)的物质的量分别为1mol和2mol,计算P点时的化学平衡常数K=
③ 比较P点和Q点的化学平衡常数:KP
(4)以稀硫酸为电解质溶液,惰性材料为电极,利用太阳能电池将CO2(g)转化为低碳烯烃的工作原理如图所示。
① 电极b为太阳能电池的
② 产生丙烯的电极反应式为
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