甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题:
(1)已知甲醇分解反应I:CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g) △H1=+91.6 kJ·mol–1
水煤气变换反应II:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H2= – 41.1 kJ·mol–1
则CH3OH(g)+H2O(g)
CO2(g)+3H2(g) △H3=________ kJ·mol–1
(2)我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇分解反应I的历程,得到甲醇在钯基催化剂表面发生解离时五个路径与相对能量关系如下图所示,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。该历程中最小能垒(活化能)E正=_______ kJ·mol–1,写出该步骤的化学方程式____________________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/12/2/36a3637e-fd6d-4680-ae5c-1266e93b68b1.png?resizew=462)
(3)在100kPa下,将总进料量1mol且n(CH3OH):n(H2O)=1:1.3的混合气体充入已放有催化剂的刚性密闭容器中反应。
①实验测得水煤气变换反应II的速率随温度的升高明显下降,原因是__________ 。
②平衡时,测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小,H2、H2O(g)、CO、CO2四种组分含量与反应温度关系如图所示,b、d曲线对应物质的化学式分别为________ 、________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/12/2/54dfd256-d938-483e-aa0a-f266c3b71d7c.png?resizew=385)
(4)353K时,在刚性容器中充入CH3OH(g),发生反应:CH3OH(g)
CO(g)+2H2(g)。体系的总压强p随时间t的变化如表所示(t=∞时,该反应达到平衡):
则0~5min内v(CH3OH)=______ kPa·min-1。该反应的平衡常数KP=__________ (kPa)2(KP为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。
(1)已知甲醇分解反应I:CH3OH(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
水煤气变换反应II:CO(g)+H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
则CH3OH(g)+H2O(g)
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(2)我国学者采用量子力学方法,通过计算机模拟,研究了在钯基催化剂表面上甲醇分解反应I的历程,得到甲醇在钯基催化剂表面发生解离时五个路径与相对能量关系如下图所示,其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。该历程中最小能垒(活化能)E正=
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(3)在100kPa下,将总进料量1mol且n(CH3OH):n(H2O)=1:1.3的混合气体充入已放有催化剂的刚性密闭容器中反应。
①实验测得水煤气变换反应II的速率随温度的升高明显下降,原因是
②平衡时,测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小,H2、H2O(g)、CO、CO2四种组分含量与反应温度关系如图所示,b、d曲线对应物质的化学式分别为
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(4)353K时,在刚性容器中充入CH3OH(g),发生反应:CH3OH(g)
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t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | ∞ |
p/kPa | 100.0 | 107.4 | 112.6 | 116.4 | 118.6 | 120.0 |
则0~5min内v(CH3OH)=
更新时间:2020-09-11 22:40:50
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解答题-原理综合题
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【推荐1】能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。
I.某温度下,2L密闭容器中,X、Y、Z三种气体物质的量随时间变化如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/5/5/3230979723280384/3231007469658112/STEM/f0c01b6f087d4ef29715fa4ed62d825a.png?resizew=188)
(1)X的平衡转化率是___________ ;
(2)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为___________ 。
(3)反应开始至2min,用Y浓度变化表示平均反应速率为___________ ;
(4)为提高该反应的速率,下列措施可行的是___________ (填标号)。
a.压缩容器体积
b.降低温度
c.使用合适催化剂
d.恒温恒容充入He使压强增大
II.H2S与CH4重整,不但可以消除污染,还可以制氢。主要反应为:CH4(g)+2H2S(g)⇌CS2(g)+4H2(g)。
(5)恒温恒容条件下,可作为上述反应达到平衡的判断依据是___________ (选填编号)。
a.混合气体密度不变
b.容器内压强不变
c.2v正(H2S)=v逆(CS2)
d.CH4与H2的物质的量之比保持不变
e.CH4与H2浓度之比为1:4
f.CH4与H2的反应速率之比为1:4
g.容器中CH4的物质的量分数保持不变
III.利用盖斯定律求反应热是常用方法之一
(6)已知:①C4H8(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2542.6kJ·mol-1
②2C4H6(g)+11O2(g)=8CO2(g)+6H2O(g) ΔH2=-4886.6kJ·mol-1
则2C4H8(g)+O2(g)=2C4H6(g)+2H2O(g) ΔH=___________ kJ/mol
(7)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在101kPa时,由最稳定单质合成1mol指定产物时所放出的热量):
则CO2(g)+H2(g)
HCOOH(g)ΔH=___________ kJ/mol。
I.某温度下,2L密闭容器中,X、Y、Z三种气体物质的量随时间变化如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/5/5/3230979723280384/3231007469658112/STEM/f0c01b6f087d4ef29715fa4ed62d825a.png?resizew=188)
(1)X的平衡转化率是
(2)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为
(3)反应开始至2min,用Y浓度变化表示平均反应速率为
(4)为提高该反应的速率,下列措施可行的是
a.压缩容器体积
b.降低温度
c.使用合适催化剂
d.恒温恒容充入He使压强增大
II.H2S与CH4重整,不但可以消除污染,还可以制氢。主要反应为:CH4(g)+2H2S(g)⇌CS2(g)+4H2(g)。
(5)恒温恒容条件下,可作为上述反应达到平衡的判断依据是
a.混合气体密度不变
b.容器内压强不变
c.2v正(H2S)=v逆(CS2)
d.CH4与H2的物质的量之比保持不变
e.CH4与H2浓度之比为1:4
f.CH4与H2的反应速率之比为1:4
g.容器中CH4的物质的量分数保持不变
III.利用盖斯定律求反应热是常用方法之一
(6)已知:①C4H8(g)+6O2(g)=4CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2542.6kJ·mol-1
②2C4H6(g)+11O2(g)=8CO2(g)+6H2O(g) ΔH2=-4886.6kJ·mol-1
则2C4H8(g)+O2(g)=2C4H6(g)+2H2O(g) ΔH=
(7)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在101kPa时,由最稳定单质合成1mol指定产物时所放出的热量):
物质 | CO2(g) | H2(g) | HCOOH(g) |
标准摩尔生成焓/kJ·mol-1 | -393.51 | 0 | -362.3 |
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解题方法
【推荐2】CO2是一种主要的温室气体,研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
(1)金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。在通常状况下,金刚石和石墨中,__ (填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热ΔH为___ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/10/2481590358392832/2481679703474176/STEM/8b37ae20-fa0a-440f-9057-db794b5175c0.png)
(2)采用电化学法可将二氧化碳转化为甲烷,试写出以氢氧化钾水溶液作电解质溶液时,该转化的电极反应式为___ 。
(3)以CO2为原料还可以合成多种物质。工业上常以CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇。
①已知:H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ·mol-1
2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-256.1kJ·mol-1
则:CO2气体与氢气反应生成气态乙醇和液态水的热化学方程式为___ 。
②如图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。对该流程的分析,下列说法正确的是___ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/10/2481590358392832/2481679703474176/STEM/9393f8b6-afee-453a-81bc-0ec8d34f10bd.png)
A.该流程至少包含4种形式的能量转化
B.装置X中为了增强水的导电性,通常向其中加入少量Na2SO4或NaOH
C.合成塔中生成乙醇的反应是化合反应
D.流程设计体现了绿色化学思想
③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应式为_____ 。
(1)金刚石和石墨燃烧反应中的能量变化如图所示。在通常状况下,金刚石和石墨中,
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(2)采用电化学法可将二氧化碳转化为甲烷,试写出以氢氧化钾水溶液作电解质溶液时,该转化的电极反应式为
(3)以CO2为原料还可以合成多种物质。工业上常以CO2(g)与H2(g)为原料合成乙醇。
①已知:H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)
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2CO(g)+4H2(g)
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则:CO2气体与氢气反应生成气态乙醇和液态水的热化学方程式为
②如图是一种以烟道气为原料合成乙醇的工作原理示意图。对该流程的分析,下列说法正确的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/10/2481590358392832/2481679703474176/STEM/9393f8b6-afee-453a-81bc-0ec8d34f10bd.png)
A.该流程至少包含4种形式的能量转化
B.装置X中为了增强水的导电性,通常向其中加入少量Na2SO4或NaOH
C.合成塔中生成乙醇的反应是化合反应
D.流程设计体现了绿色化学思想
③如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量侦测与控制的功能,非常适合进行现场酒精检测。该电池负极的电极反应式为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/6/10/2481590358392832/2481679703474176/STEM/e635ff4d-9418-4b3a-bd39-1c17e552de62.png?resizew=461)
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】一定条件下,二氧化碳可合成低碳烯烃,缓解温室效应、充分利用碳资源。
(1)已知:①C2H4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2(g) △H1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2
③H2O(l)=H2O(g) △H3
④2CO2(g)+6H2(g)
C2H4(g)+4H2O(g) △H4
则△H4=______ (用△H1、△H2、△H3表示)。
(2)反应④的反应温度、投料比[
=x]对CO2平衡转化率的影响如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/4/3a788bbd-dc7b-4ba6-8934-edc927de9181.png?resizew=269)
图1
①a______ 3(填“>”“<”或“=”,下同);M、N两点反应的平衡常数KM_____ KN。
②300℃,往6L反应容器中加入3molH2、1molCO2,反应10min达到平衡。求0到10min氢气的平均反应速率为_____ 。
(3)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,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/4/edb0cfe0-a5f3-4537-af4a-48632c0be36b.png?resizew=493)
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如表:
①欲提高单位时间内乙烯的产量,在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加_____ 助剂效果最好。
②下列说法正确的是______ (填标号)。
a.第i步反应为CO2+H2
CO+H2O
b.第i步反应的活化能低于第ⅱ步
c.催化剂助剂生要在低聚反应、异构化反应环节起作用
d.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的△H减小
e.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同
(4)2018年,强碱性电催化还原CO2制乙烯研究取得突破进展,原理如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/4/d861d2a5-bde0-4b95-b802-0f2240a6f019.png?resizew=283)
已知PTFE浸泡了饱和KCl溶液,请写出阴极的电极反应:_____ 。
(1)已知:①C2H4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2(g) △H1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2
③H2O(l)=H2O(g) △H3
④2CO2(g)+6H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9a4c8993c3a71699758aa74113818be9.png)
则△H4=
(2)反应④的反应温度、投料比[
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3c6623b2015c223c5d7ca447766a23b5.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/4/3a788bbd-dc7b-4ba6-8934-edc927de9181.png?resizew=269)
图1
①a
②300℃,往6L反应容器中加入3molH2、1molCO2,反应10min达到平衡。求0到10min氢气的平均反应速率为
(3)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,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/4/edb0cfe0-a5f3-4537-af4a-48632c0be36b.png?resizew=493)
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如表:
助剂 | CO2转化率(%) | 各产物在所有产物中的占比(%) | ||
C2H4 | C3H6 | 其他 | ||
Na | 42.5 | 35.9 | 39.6 | 24.5 |
K | 27.2 | 75.6 | 22.8 | 1.6 |
Cu | 9.8 | 80.7 | 12.5 | 6.8 |
②下列说法正确的是
a.第i步反应为CO2+H2
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
b.第i步反应的活化能低于第ⅱ步
c.催化剂助剂生要在低聚反应、异构化反应环节起作用
d.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的△H减小
e.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同
(4)2018年,强碱性电催化还原CO2制乙烯研究取得突破进展,原理如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/4/d861d2a5-bde0-4b95-b802-0f2240a6f019.png?resizew=283)
已知PTFE浸泡了饱和KCl溶液,请写出阴极的电极反应:
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐1】甲醇和乙醇都是清洁能源,也是重要的化工原料。回答下列问题:
(1)工业上利用合成气合成甲醇:
,已知:几种热化学方程式如下:
kJ⋅mol![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0f483eb8188afd27aa8f59e3f0b0ce3e.png)
kJ⋅mol![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0f483eb8188afd27aa8f59e3f0b0ce3e.png)
kJ⋅mol![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0f483eb8188afd27aa8f59e3f0b0ce3e.png)
则上述反应中的![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a9bd5ee2be851888a2f9a34eb2ed75e4.png)
______ kJ⋅mol
(用含有a,b,c的式子表示)。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入1 mol CO和1 mol
,在固体催化剂作用下合成甲醇:
,下列叙述正确的是_____(填字母)。
(3)甲醇是一种潜在储氢材料。我国学者研究甲醇在钯基催化剂表面上分解制氢:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/71abe791920cb904db0a61e9ccbbf097.png)
,其反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用“*”表示)。______ kJ/mol;该反应的决速步为____ (填反应后的序号):总反应经历5步反应中,最大能垒为_____ kJ⋅mol
,写出该步反应式:________ 。
(4)工业上,可以采用
催化还原制备
、
。发生反应如下:
①
(主反应)
②
(主反应)
③
(副反应)
一定温度下,在甲、乙体积相同的反应容器中分别充入1 mol
和3 mol
,发生上述反应,其中一个容器使用水分子膜分离技术,另一个容器不使用水分子膜分离技术。实验测得
平衡转化率与压强关系如图所示。
平衡转化率增大,其原因是______ ;采用水分子膜分离技术的容器是_____ (填“甲”或“乙”)。
(5)一定温度下,向总压强恒定为100kPa的反应器中充入1 mol
和3 mol
,发生(4)中反应①②③,达到平衡时
转化率为50%,甲醇选择性为
,生成0.05 mol
,则反应①的平衡常数
为______
(写出数字表达式即可)[用分压计算的平衡常数为压强平衡常数
,分压=总压×物质的量分数;甲醇选择性:
]。
(1)工业上利用合成气合成甲醇:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6e93a62c38a0c9c910e0cb08af44e843.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/22e1324e1e9318481b6e7264c8595804.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0f483eb8188afd27aa8f59e3f0b0ce3e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/450f456fc1cbcf9d7f72a93d8d0fafd7.png)
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则上述反应中的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a9bd5ee2be851888a2f9a34eb2ed75e4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0f483eb8188afd27aa8f59e3f0b0ce3e.png)
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入1 mol CO和1 mol
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/602ca5b2774195377f71b173502190b0.png)
A.当![]() |
B.平衡后充入少量氩气,平衡向左移动 |
C.平衡后再充入0.1 mol CO和0.1 mol ![]() |
D.平衡后增大催化剂表面积,逆反应速率大于正反应速率 |
(3)甲醇是一种潜在储氢材料。我国学者研究甲醇在钯基催化剂表面上分解制氢:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/71abe791920cb904db0a61e9ccbbf097.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/06c89769f112e4618f2be6a9f687d480.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0f483eb8188afd27aa8f59e3f0b0ce3e.png)
(4)工业上,可以采用
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d4d1f1e78b8ee320c79a71d3308b8db0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/84a62a1e1415b6a0b8bbb237a98dc9d1.png)
①
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8a365ff3198229cde4dd7f12f57d6e09.png)
②
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d64ea4f1780a6e87650c9f827ce01ee1.png)
③
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b1b1d40ebbc1f613d901159f2ee2f045.png)
一定温度下,在甲、乙体积相同的反应容器中分别充入1 mol
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
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(5)一定温度下,向总压强恒定为100kPa的反应器中充入1 mol
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/84a62a1e1415b6a0b8bbb237a98dc9d1.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ff3dcd5e9a094a60ff298af4b5d9ec14.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/bd321bc6ce67d6ccc286745b0062e06f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ff3dcd5e9a094a60ff298af4b5d9ec14.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/eecb62a7d9d35bfcc1098593a302bba7.png)
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【推荐2】雾霾已经成为部分城市发展的障碍。雾霾形成的最主要原因是人为排放,其中汽车尾气污染对雾霾的“贡献”逐年增加。为了减轻大气污染,可在汽车尾气排放处加装“催化净化器”装置。
(1)氢能源是绿色燃料,可以减少汽车尾气的排放,利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气。已知下列热化学方程式:
①CH3OH(g)+H2O(g)= CO2(g)+3H2(g) ΔH1
②H2(g)+
O2(g) = H2O(g) ΔH2
③2CH3OH(g)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(g) ΔH3
则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者的关系式为:_____ 。
(2)通过“催化净化器”的CO、NO在催化剂和高温作用下可发生可逆反应,转化为参与大气循环的无毒混合气体,写出该反应的化学方程式______ 。
(3)在一定温度下,向1 L密闭恒容容器中充入1 mol NO、2 mol CO,发生上述反应,10 s时反应达平衡,此时 CO的物质的量为1.2 mol。请回答下列问题:
①前10 s内平均反应速率v(CO)为_____ 。
②在该温度下反应的平衡常数K=____ 。
③关于上述反应,下列叙述正确的是_______ (填编号)。
A.达到平衡时,移走部分CO2,平衡将向右移动,正反应速率加快
B.扩大容器的体积,平衡将向左移动,v逆增大,v正减小
C.在相同的条件下,若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍,使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍,则应该选用乙催化剂
D.若保持平衡时的温度不变,再向容器中充入0.8 mol CO和0.4 mol N2,则此时v正>v逆
(4)测试某汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO百分含量随时间变化曲线如图:请回答:前0~10 s阶段,CO、NO百分含量没明显变化的原因是____ 。
(1)氢能源是绿色燃料,可以减少汽车尾气的排放,利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气。已知下列热化学方程式:
①CH3OH(g)+H2O(g)= CO2(g)+3H2(g) ΔH1
②H2(g)+
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3cfa1e7ffae662aefb49a44c52d4954d.png)
③2CH3OH(g)+3O2(g) = 2CO2(g)+4H2O(g) ΔH3
则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者的关系式为:
(2)通过“催化净化器”的CO、NO在催化剂和高温作用下可发生可逆反应,转化为参与大气循环的无毒混合气体,写出该反应的化学方程式
(3)在一定温度下,向1 L密闭恒容容器中充入1 mol NO、2 mol CO,发生上述反应,10 s时反应达平衡,此时 CO的物质的量为1.2 mol。请回答下列问题:
①前10 s内平均反应速率v(CO)为
②在该温度下反应的平衡常数K=
③关于上述反应,下列叙述正确的是
A.达到平衡时,移走部分CO2,平衡将向右移动,正反应速率加快
B.扩大容器的体积,平衡将向左移动,v逆增大,v正减小
C.在相同的条件下,若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍,使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍,则应该选用乙催化剂
D.若保持平衡时的温度不变,再向容器中充入0.8 mol CO和0.4 mol N2,则此时v正>v逆
(4)测试某汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO百分含量随时间变化曲线如图:请回答:前0~10 s阶段,CO、NO百分含量没明显变化的原因是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/7/3d392fb9-74a3-4258-9d93-e2aa27b30503.png?resizew=287)
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【推荐3】温度为T℃时,向2.0 L恒容密闭容器中充入2.08 mol PCl5,反应PCl5(g)
PCl3(g) + Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
回答下列问题:
(1)反应在前50 s 的平均速率v(PCl3)=_______ mol/( L·s) 。
(2)T℃时,起始时向容器中充入1. 2 mol PCl5、0. 40 mol PCl3 和0. 20 mol Cl2,反应达到平衡前v(正)__________ (选填“>”、“=”或“ <”)v(逆) 。
(3)T℃时,若起始时向容器中充入6. 0 mol PCl3 和6. 0 mol Cl2,达到平衡时,平衡混合气体中PCl5的体积分数为多少?(写出解题过程)。_________________
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/1/30/1871372507766784/1872350041415680/STEM/b66a9b6df45f42c6955cdfb0bfb1545b.png?resizew=33)
t / s | 0 | 50 | 150 | 250 | 350 |
n(PCl3) / mol | 0 | 0. 56 | 0. 75 | 0. 80 | 0. 80 |
回答下列问题:
(1)反应在前50 s 的平均速率v(PCl3)=
(2)T℃时,起始时向容器中充入1. 2 mol PCl5、0. 40 mol PCl3 和0. 20 mol Cl2,反应达到平衡前v(正)
(3)T℃时,若起始时向容器中充入6. 0 mol PCl3 和6. 0 mol Cl2,达到平衡时,平衡混合气体中PCl5的体积分数为多少?(写出解题过程)。
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【推荐1】利用甲烷与水反应制备氢气,因原料廉价产氢率高,具有实用推广价值。
已知:①CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.2kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)ΔH=-42.3kJ·mol-1
(1)甲烷和水蒸气生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为___________________ 。
(2)为了探究反应条件对反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH=-42.3kJ·mol-1
的影响,某活动小组设计了三个实验,实验曲线如图3所示
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/4/13/1576396384870400/1576396385411072/STEM/f9cec5db4662450385d90cea650341e6.png?resizew=182)
①请依据实验曲线图补充完整表格中的实验条件:X=______ ℃,Y=______ MPa。
②实验Ⅲ从开始至平衡,其平均反应速度率v(CO)=___________ mol·L-1·min-1。
③实验Ⅱ达平衡时CO的转化率________ 实验Ⅲ达平衡时CO的转化率(填“大于”、“小于”或“等于”)。
④在530℃时,平衡常数K=1,若往1L容器中投入0.2molCO(g)、0.2molH2O(g)、0.1molCO2(g) 、0.1 mol H2(g),此时化学反应将_________ (填“正向”、“逆向”或“不”) 移动。
已知:①CH4(g)+H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
②CO(g)+H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
(1)甲烷和水蒸气生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为
(2)为了探究反应条件对反应CO(g)+H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/de4ac184aef047428370bf877105fa50.png)
的影响,某活动小组设计了三个实验,实验曲线如图3所示
编号 | 温度 | 压强 | c始(CO) | c始(H2O) |
Ⅰ | 530℃ | 3MPa | 1.0mol·L-1 | 3.0mol·L-1 |
Ⅱ | X | Y | 1.0mol·L-1 | 3.0mol·L-1 |
Ⅲ | 630℃ | 5MPa | 1.0mol·L-1 | 3.0mol·L-1 |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2016/4/13/1576396384870400/1576396385411072/STEM/f9cec5db4662450385d90cea650341e6.png?resizew=182)
①请依据实验曲线图补充完整表格中的实验条件:X=
②实验Ⅲ从开始至平衡,其平均反应速度率v(CO)=
③实验Ⅱ达平衡时CO的转化率
④在530℃时,平衡常数K=1,若往1L容器中投入0.2molCO(g)、0.2molH2O(g)、0.1molCO2(g) 、0.1 mol H2(g),此时化学反应将
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【推荐2】I 可逆反应:
,试根据图回答:
的转化率
表示为
、A的含量
表示为![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7fdcfb06713d3f8309616069e515c059.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/25/5a599ba3-3e1d-4a25-bdaa-7702a2a313d3.png?resizew=404)
(1)压强![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e2d38a15c34acaf1c4aed775468b5797.png)
______
填
或
;
(2)计量系数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c7129f24274e96aa49c5c647ccab85f7.png)
______
填
或
;
(3)温度![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/10/19/2574474160766976/2575296041451520/STEM/5140580c7f7343bc857e7eee90ed9495.png?resizew=23)
______
填
或
。
II 在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
,其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示,回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=____________ 。
(2)该反应为________ (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:
,试判断此时的温度为________ ℃。该温度下加入1molCO2(g)和1molH2(g),充分反应,达到平衡时,CO2的转化率为___________ 。
(4)800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2mol/L,c(H2)为1.5mol/L,c(CO)为1mol/L,c(H2O)为3mol/L,则反应________ (填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/10/19/2574474160766976/2575296041451520/STEM/33abb5be77b54b32b70dc95134e41fbb.png?resizew=267)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/dbe141ef47d6cf5b113ba67a9c71da9b.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a2090652b7e3d1b32f7ae9a9bdfa74c9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c747b72e2caaa62cdd8198bb8d4f739e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a2090652b7e3d1b32f7ae9a9bdfa74c9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7fdcfb06713d3f8309616069e515c059.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/25/5a599ba3-3e1d-4a25-bdaa-7702a2a313d3.png?resizew=404)
(1)压强
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e2d38a15c34acaf1c4aed775468b5797.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9dad567b063bd31a94066927856ef5a7.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4ff7942da6c3fc4005256fb1458557c0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/dbfe244c9dab71500992cc4176a63a99.png)
(2)计量系数
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c7129f24274e96aa49c5c647ccab85f7.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2c8d54a8ea5baba58cb8e4c9967cd637.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4ff7942da6c3fc4005256fb1458557c0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/dbfe244c9dab71500992cc4176a63a99.png)
(3)温度
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/10/19/2574474160766976/2575296041451520/STEM/5140580c7f7343bc857e7eee90ed9495.png?resizew=23)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/10/19/2574474160766976/2575296041451520/STEM/90b01d7864fa4d20a07d454672b09165.png?resizew=28)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4ff7942da6c3fc4005256fb1458557c0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/dbfe244c9dab71500992cc4176a63a99.png)
II 在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c9c1c1b305e55085ab2f4bb954a44c78.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/10/19/2574474160766976/2575296041451520/STEM/e05fd773171547cbb762a1fd29152f4b.png?resizew=392)
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=
(2)该反应为
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9846efe2831b2f27f5cea33ded67d3a5.png)
(4)800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2mol/L,c(H2)为1.5mol/L,c(CO)为1mol/L,c(H2O)为3mol/L,则反应
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【推荐3】甲醇是重要的化工原料,又可作燃料,工业上可利用CO2来生产燃料甲醇。
(1)已知制备甲醇的有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如表所示:
①500℃时测得反应i在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.8mol·L-1、0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1,则此时v(正)___ (填“>”“=”或“<”)v(逆)。
②下列措施能使反应i的平衡体系中n(CH3OH)增大的是___ (填序号)。
A.将H2O(g)从体系中分离出去B.恒容时充人He(g),使体系压强增大
C.升高温度D.恒容时再充入1molH2(g)
(2)200℃时,甲醇气相脱水制甲醚的反应可表示为:2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g),向恒容密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)发生上述反应,测得CH3OH(g)浓度随时间(t)的变化如表:
①10~30min内,用CH3OCH3(g)表示该反应的平均速率为___ 。
②CH3OH(g)的平衡转化率为___ 。
③反应开始时,容器内的起始压强为P0,求该反应在200℃时的平衡常数Kp=___ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)某研究小组用以酸性介质为电解质的甲醇-氧气燃料电池,电解HCl气体,制备高纯度氯气,其装置如图,其中a、b均为惰性电极。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/29/0384deb8-b35b-4cd0-ae9a-f4afe4cc857b.png?resizew=558)
①b极的电极反应式为:___ 。
②理论上,当燃料电池消耗16gCH3OH标准状况下能制备Cl2___ L。
(1)已知制备甲醇的有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如表所示:
化学反应 | 化学平衡常数 | 温度(℃) | ||
500 | 700 | 800 | ||
i.3H2(g)+CO2(g)![]() | K1 | 2.5 | 0.58 | 0.38 |
②下列措施能使反应i的平衡体系中n(CH3OH)增大的是
A.将H2O(g)从体系中分离出去B.恒容时充人He(g),使体系压强增大
C.升高温度D.恒容时再充入1molH2(g)
(2)200℃时,甲醇气相脱水制甲醚的反应可表示为:2CH3OH(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
t/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
c(CH3OH)/(mol·L-1) | 1.00 | 0.65 | 0.50 | 0.36 | 0.27 | 0.20 | 0.20 |
②CH3OH(g)的平衡转化率为
③反应开始时,容器内的起始压强为P0,求该反应在200℃时的平衡常数Kp=
(3)某研究小组用以酸性介质为电解质的甲醇-氧气燃料电池,电解HCl气体,制备高纯度氯气,其装置如图,其中a、b均为惰性电极。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/29/0384deb8-b35b-4cd0-ae9a-f4afe4cc857b.png?resizew=558)
①b极的电极反应式为:
②理论上,当燃料电池消耗16gCH3OH标准状况下能制备Cl2
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【推荐1】氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物是科学研究的重点内容:在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下化学反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如下表:
请回答下列问题:
(1)试比较K1、K2的大小,K1___________ K2(填“>”、“=”或“<”)。
(2)下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是___________ (填序号字母)。
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
b.3v正(N2)=v逆(H2)
c.v正(NH3)=v逆(NH3)
d.混合气体的密度保持不变
(3)400℃时,反应2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的平衡常数K=___________ 。当测得NH3、N2、H2的浓度分别为3mol⋅L−1、2mol⋅L−1、1mol⋅L−1时,则该反应的v正(N2)___________ v逆(N2)(填“>”、“=”或“<”)。
(4)下图为一定温度下,N2和H2以1:3进行反应,平衡时,NH3的体积分数随压强的变化示意图
①随压强增大,NH3的体积分数增大的原因是___________ 。
②比较b点和a点:平衡常数K(a)___________ K(b)(填“>”、“<”或“=”,下同),N2的浓度c(a)___________ c(b)。
③计算b点的平衡常数Kp=___________ (Mpa)-2(用分压表示的平衡常数,结果保留2位有效数字)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
T/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K2 | 0.5 |
(1)试比较K1、K2的大小,K1
(2)下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2
b.3v正(N2)=v逆(H2)
c.v正(NH3)=v逆(NH3)
d.混合气体的密度保持不变
(3)400℃时,反应2NH3(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
(4)下图为一定温度下,N2和H2以1:3进行反应,平衡时,NH3的体积分数随压强的变化示意图
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/22/e1fe9572-2a13-4e25-8edd-1d58138202f1.png?resizew=246)
①随压强增大,NH3的体积分数增大的原因是
②比较b点和a点:平衡常数K(a)
③计算b点的平衡常数Kp=
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
【推荐2】二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ba03a642f4a2b0890438d055907531e2.png)
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ff8d6adf270785fe35990b78d62e92e3.png)
②![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cc1e84fca74341bc49aa4819e2ff23d3.png)
总反应的![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/96d529dd8302544058eb2930a98a7d71.png)
_______
;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______ (填标号),判断的理由是_______ 。
时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为
,在
℃下的
、在
下的
如图所示。![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4e9a430bc430e866648a9ba303156a1d.png)
_______ ;
②图中对应等压过程的曲线是_______ ,判断的理由是_______ ;
③当
时,
的平衡转化率![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f0e74f5d2716172d144336dd9820fb5d.png)
____ ,反应条件可能为___ 或___ 。
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ba03a642f4a2b0890438d055907531e2.png)
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ff8d6adf270785fe35990b78d62e92e3.png)
②
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cc1e84fca74341bc49aa4819e2ff23d3.png)
总反应的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/96d529dd8302544058eb2930a98a7d71.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/24cde03068deb44bd00e929884761b9d.png)
A. B.
C.
D.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9aecc359961e9aaf0a7ee9397e7e13e0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ee05d74964a971d3d95aa39064304b66.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c6022128a9f148889e3f2eec136f8808.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4c12c8adf248f3cf0b49928ba38058c9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ec22d7f76a946bfa8f86ed8ef9768524.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/67fe578d0c907f15ebd67ed97ae1bb42.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4e9a430bc430e866648a9ba303156a1d.png)
②图中对应等压过程的曲线是
③当
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b02419ae5bd95221e48ed0c12f18c925.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e71c86dcd9a9e9b09bbbb65b9d313435.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f0e74f5d2716172d144336dd9820fb5d.png)
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】苯乙烯是一种重要的有机化工原料,可利用乙苯催化脱氢法制备,实际生产中常在体系中充入一定量的CO2,主要反应如下:
I.C8H10(g)=C8H8(g)+H2(g) ΔH1=+117.6kJ·mol-1;
II.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)相比于乙苯直接脱氢制苯乙烯,工业实际生产中充入一定量CO2的优点为___________ (任写一点);二氧化碳与乙苯气体反应生成苯乙烯气体、一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为___________ 。
(2)一定温度下,起始向10L盛放催化剂的恒容密闭容器中充入2 mol C8H10(g)和1 molCO2(g)发生反应I和反应II.20min末达到平衡时,C8H8(g)、H2O(g)的体积分数分别为25%和5%。
①0~20 min内,用C8H10的物质的量浓度变化表示的平均反应速率v(C8H10)=___________ 。
②反应II的平衡常数Kc=___________ 。
③起始投料量不变,在不同温度、压强下重复实验,测得H2的平衡体积分数与温度和压强的关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/910639c1-ff3d-4cb7-96a6-1ebb02510e08.png?resizew=215)
由图可知,温度低于T0℃时,以反应___________ (填“I”或“II”)为主,理由为___________ ;T1℃时,三条曲线几乎相交的原因为___________ ,P1、P2、P3由大到小的顺序为___________ 。
(3)若乙苯催化脱氢过程中发生积碳反应
(g)=8C(s)+4H2(g) ΔH3=-126 kJ·mol-1.积碳反应可能导致的后果为___________ (任写一点)。
I.C8H10(g)=C8H8(g)+H2(g) ΔH1=+117.6kJ·mol-1;
II.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)相比于乙苯直接脱氢制苯乙烯,工业实际生产中充入一定量CO2的优点为
(2)一定温度下,起始向10L盛放催化剂的恒容密闭容器中充入2 mol C8H10(g)和1 molCO2(g)发生反应I和反应II.20min末达到平衡时,C8H8(g)、H2O(g)的体积分数分别为25%和5%。
①0~20 min内,用C8H10的物质的量浓度变化表示的平均反应速率v(C8H10)=
②反应II的平衡常数Kc=
③起始投料量不变,在不同温度、压强下重复实验,测得H2的平衡体积分数与温度和压强的关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/910639c1-ff3d-4cb7-96a6-1ebb02510e08.png?resizew=215)
由图可知,温度低于T0℃时,以反应
(3)若乙苯催化脱氢过程中发生积碳反应
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/605d7bd7-515f-4750-8bda-1ebe7efbcec9.png?resizew=150)
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