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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:194 题号:11688918
甲醇是一种重要的有机原料,在催化剂的作用下,反应可生成甲醇和副产物,反应如下:
反应①
反应②
反应③
反应④
分别表示反应①、②、③、④的平衡常数.
回答下列问题:
(1)反应②的_____,的关系为______.
(2)图1中能正确表示反应①的平衡常数随温度变化的曲线为________(填曲线字母),其判断理由为____________.

(3)为探究不同催化剂对生成的选择性效果,某实验室控制的初始投料比为进行实验,得到如下表1数据:
时间/催化剂种类甲醇的含量(%)
4501078
4501088
4501046
①由表1可知,反应Ⅰ的最佳催化剂为_______________.
②图2中,转化率最大的原因是_________________.
③有利于提高转化为的平衡转化率的措施有__________.
A.使用催化剂
B.适当降低反应温度
C.增大的初始投料比
D.恒容下,再充入
(4)已知,反应.该温度下,在某时刻体系中的浓度分别为,则此时上述反应的_______(填“>”、“<”或“=”)达到平衡时_____.

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【推荐1】I、目前我国主要使用肼(N2H4)作为卫星发射所用燃料。
(1)N2H4可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和H2O。
已知:
①N2(g)+2O2(g)=N2O4(l)   ΔH=-19.5kJ·mol−1K1
②N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)   ΔH=-534.2kJ·mol−1K2
写出反应③液体燃料N2H4与液态N2O4反应生成N2和H2O的热化学方程式:___________,K1、K2、K3之间的关系:___________
(2)若已知下列数据:
化学键N-NN≡NH-OO=O
键能/kJ·mol-1190946462.8498.8

试根据表中数据计算出N-H的键能:___________kJ·mol−1
Ⅱ、在体积为2L的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。其化学平衡常数K和温度T的关系如下表所示:
T/℃70080083010001200
K0.60.91.01.72.6
(3)该反应为___________反应(填“吸热”、“放热”),原因为___________
(4)830℃下,若向容器中分别加入2molH2和2molCO2,10s后达到平衡,则这段时间内(H2)=___________,转化率α(CO2)=___________
(5)1200℃时,在某时刻体系中CO2、H2、CO、H2O的物质的量分别为4mol、4mol、8mol、8mol,则此时上述反应的平衡向___________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)
Ⅲ、已知在不同温度下,甲烷隔绝空气有可能发生如下两个裂解反应:①CH4(g)→C(s)+2H2(g),②2CH4(g)→C2H4(g)+3H2(g)。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,查阅资料,得到如下热力学数据:
反应①的ΔH(298K)=+74.848kJ/mol,ΔS(298K)=+80.674J/(mol·K)
反应②的ΔH(298K)=+376.426kJ/mol,ΔS(298K)=+220.211J/(mol·K)
已知,上述反应的焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学回答下列问题:
(6)反应①在___________(填“高温”或“低温”)下能自发进行
(7)为了提高甲烷的炭化程度,下列温度最合适的是___________
A.905.2KB.927KC.1273KD.2000K
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名校
【推荐2】NH3是一种重要的化工原料,其催化分解是制备高纯度氢的有效途径之一、NH3在某金属催化剂表面发生分解时,经历了以下历程:
①NH3(g)=NH2(g)+H(g) ∆H1
②NH2(g)+H(g)=NH(g)+2H(g) ∆H2
③NH(g)+2H(g)=N(g)+3H(g) ∆H3
④N(g)+N(g)=N2(g) ∆H4
⑤H(g)+H(g)=H2(g) ∆H5
回答下列问题:
(1)2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)的ΔH=___________
(2)在NH3催化分解过程中,部分历程的相对能量变化如图所示(TS表示过渡态),三步脱氢反应中速率最慢的是第___________步,该步反应的活化能为___________kJ/mol(已知:1eV=1.6×10-19J)。

(3)相同质量的同种催化剂,在载体上的分散度越高,催化作用越强,原因是___________;一定条件下,NH3在少量某催化剂作用下分解的实验数据如下表:
反应时间/min01020304050
c(NH3)/mol/Lc00.9c00.8c00.7c00.6c00.5c0

分析表中数据可知,随着反应进行,c(NH3)减小,平均反应速率___________。(填“增大”“减小”或“不变"),对该变化的合理解释是___________
(4)某温度下,在一容积为1L的刚性密闭容器中,投入一定量的NH3发生催化分解反应,起始压强为P0MPa,若反应达到平衡时,容器内压强为1.75P0MPa,则NH3的平衡分解率α(NH3)=___________,该温度下,反应的平衡常数Kp=___________MPa2(用含p0的式子表示,分压=体积分数×总压)。
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【推荐3】我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如图。

(1)生成 CH3COOH总反应的原子利用率为______,该催化剂______(填能或不能)有效提高反应物的平衡转化率;
(2)如图是1 mol CH4完全燃烧生成气态水的能量变化和1molS(g)燃烧的能量变化

①CH4完全燃烧的活化能是______kJ/mol。
②在催化剂作用下,CH4可以还原SO2生成单质S(g)、H2O(g)和CO2,写出该反应的热化学方程式______
(3)在密闭容器中充入2molCH4(g)和1molO2(g),在不同条件下反应:2CH4(g)+O2(g)⇌2CH3OH(g),实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。

①P1时升高温度n(CH3OH)______(填“增大”、“减小”或“不变”);
②E、F、N点对应的化学反应速率由大到小的顺序为______(用v(E)、v(F)、v(N)表示);
③下列能提高CH4平衡转化率的措施是______(填序号);
a.减小压强   b.增大投料比     c.及时分离产物
④若F点n(CH3OH)=1mol,总压强为2.5MPa,则T0时F点用分压强代替浓度表示的平衡常数Kp=______
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