CO2重整甲烷可以制得合成气(CO和H2),实现碳资源回收和综合利用,还可以减少CO2对环境的影响。回答下列问题:
(1)已知各物质的标准摩尔生成焓(指在标准状态即压力为100kPa,一定温度下,由元素最稳定的单质生成1摩尔纯化合物时的反应焓变)数据如下表:
则重整反应的热化学方程式为_______ 。
(2)有利于提高甲烷平衡转化率的条件是_______ 温(填“高”或“低”)低压。
(3)实际生产中会伴随副反应发生,导致催化剂表面积碳而失效,实验中测得各物质的物质的量随温度变化如图所示,随着温度升高,积碳量先变大的主要原因是_______ (用化学用语表示,下同),后减小的主要原因是_______ 。
(4)2018年,中国科学院通过固体氧化物电解池,将电解CO2和CH4两个气相电化学转化过程结合,实现了电催化二氧化碳重整甲烷,避免了积碳对催化剂的影响,通入CH4的电极为_______ 极,电极反应为_______ 。
(5)800℃时,在2L恒容密闭容器中通入CO2和CH4各2mol,初始压强为400kPa,在一定条件下发生重整反应(不考虑副反应),达到平衡时,CO2的转化率为50%。计算该反应的压强平衡常数Kp=___ 。
(1)已知各物质的标准摩尔生成焓(指在标准状态即压力为100kPa,一定温度下,由元素最稳定的单质生成1摩尔纯化合物时的反应焓变)数据如下表:
物质 | CH4(g) | CO2(g) | CO(g) | H2(g) |
标准摩尔生成焓/kJ·mol-1 | -74.8 | -393.5 | -110.5 | 0 |
(2)有利于提高甲烷平衡转化率的条件是
(3)实际生产中会伴随副反应发生,导致催化剂表面积碳而失效,实验中测得各物质的物质的量随温度变化如图所示,随着温度升高,积碳量先变大的主要原因是
(4)2018年,中国科学院通过固体氧化物电解池,将电解CO2和CH4两个气相电化学转化过程结合,实现了电催化二氧化碳重整甲烷,避免了积碳对催化剂的影响,通入CH4的电极为
(5)800℃时,在2L恒容密闭容器中通入CO2和CH4各2mol,初始压强为400kPa,在一定条件下发生重整反应(不考虑副反应),达到平衡时,CO2的转化率为50%。计算该反应的压强平衡常数Kp=
更新时间:2021-01-05 17:57:47
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【推荐1】硫酸是基础化工的重要产品,硫酸的消费量可作为衡量一个国家工业发展水平的标志。生产硫酸的主要反应为:SO2(g)+ O2(g)SO3(g)。
(1)恒温恒容下,平衡体系中SO3的体积分数[ϕ(SO3)]和y与SO2、O2的物质的量之比[n(SO2)/n(O2)]的关系如图:
则b点n(SO2)/n(O2)=______ ;y为_______ (填编号)。
A.平衡常数 B.SO3的平衡产率
C.O2的平衡转化率 D.SO2的平衡转化率
(2)Kp是以各气体平衡分压代替浓度平衡常数Kc中各气体的浓度的平衡常数。在400~650 ℃时,Kp与温度(T/K)的关系为lgKp= —4.6455,则在此条件下SO2转化为SO3反应的△H_______ (填“>0”或“<0”)。
(3)①该反应的催化剂为V2O5,其催化反应过程为:
SO2+V2O5SO3+V2O4 K1
O2+V2O4V2O5 K2
则在相同温度下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=______ (以含K1、K2的代数式表示)。
②V2O5加快反应速率的原因是_____________________________ ,其催化活性与温度的关系如图(左)。
(4)在7.0% SO2、11% O2、82% N2时,SO2平衡转化率与温度、压强的关系如下图(右):则460℃、1.0 atm下,SO2(g)+ O2(g)SO3(g)的Kp=____________ (各气体的分压=总压×各气体的体积分数)。
(5)压强通常采用常压的原因是______________________________________ ,综合第(3)、(4)题图给信息,工业生产最适宜的温度范围400℃-500℃,你认为最主要的原因是___________ 。
A.原料转化率最大
B.已达到反应装置所能承受的最高温度
C.催化剂的活性最高
(1)恒温恒容下,平衡体系中SO3的体积分数[ϕ(SO3)]和y与SO2、O2的物质的量之比[n(SO2)/n(O2)]的关系如图:
则b点n(SO2)/n(O2)=
A.平衡常数 B.SO3的平衡产率
C.O2的平衡转化率 D.SO2的平衡转化率
(2)Kp是以各气体平衡分压代替浓度平衡常数Kc中各气体的浓度的平衡常数。在400~650 ℃时,Kp与温度(T/K)的关系为lgKp= —4.6455,则在此条件下SO2转化为SO3反应的△H
(3)①该反应的催化剂为V2O5,其催化反应过程为:
SO2+V2O5SO3+V2O4 K1
O2+V2O4V2O5 K2
则在相同温度下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=
②V2O5加快反应速率的原因是
(4)在7.0% SO2、11% O2、82% N2时,SO2平衡转化率与温度、压强的关系如下图(右):则460℃、1.0 atm下,SO2(g)+ O2(g)SO3(g)的Kp=
(5)压强通常采用常压的原因是
A.原料转化率最大
B.已达到反应装置所能承受的最高温度
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】丙烯是重要的化工原料,丙烷直接脱氢制丙烯的相关反应及能量变化如图。
回答下列问题:
(1)主反应的焓变______ 0(填“>”或“<”);在600℃、1MPa条件下,丙烷脱氢制丙烯反应到达平衡,测得、的体积分数均为30%,则此时的体积分数为____________ 。
(2)向密闭容器中充入,发生主反应:(忽略副反应的发生)。
①测得反应速率方程为,k为反应速率常数。已知:(R、C为常数,T为温度,Ea为活化能)。实验测得其他条件相同,不同催化剂Cat1、Cat2对k的影响如图甲所示,则催化效能较高的是______ (填“Catl”或“Cat2”)。
②在100 kPa、10 kPa不同起始压强下达到化学平衡时,测得丙烷和丙烯的物质的量分数随温度变化如图乙所示。起始压强为10 kPa,丙烷、丙烯随温度变化的物质的量分数曲线分别是______ 、______ (填代号);A点对应的平衡常数______ kPa(为以分压表示的平衡常数);B点丙烷的平衡转化率为______ 。
回答下列问题:
(1)主反应的焓变
(2)向密闭容器中充入,发生主反应:(忽略副反应的发生)。
①测得反应速率方程为,k为反应速率常数。已知:(R、C为常数,T为温度,Ea为活化能)。实验测得其他条件相同,不同催化剂Cat1、Cat2对k的影响如图甲所示,则催化效能较高的是
②在100 kPa、10 kPa不同起始压强下达到化学平衡时,测得丙烷和丙烯的物质的量分数随温度变化如图乙所示。起始压强为10 kPa,丙烷、丙烯随温度变化的物质的量分数曲线分别是
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解答题-实验探究题
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(0.4)
【推荐3】在一个小烧杯里,加入20 晶体,将小烧杯放在事先已滴有3~4滴水的玻璃片上。然后加入10 晶体,并立即用玻璃棒快速搅拌。
(1)实验中观察到的现象有:玻璃片与小烧杯粘在一起;烧杯中产生__________ 的气体;反应混合物成糊状,出现糊状的原因是反应中有__________ 生成。
(2)写出有关反应的化学方程式__________ 。
(3)通过__________ 现象,说明该反应为__________ (填“吸热”或“放热”)反应,这是由于反应物的总能量__________ (填“小于”或“大于”)生成物的总能量。
(1)实验中观察到的现象有:玻璃片与小烧杯粘在一起;烧杯中产生
(2)写出有关反应的化学方程式
(3)通过
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(0.4)
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解题方法
【推荐1】贮氢合金可催化由CO、合成等有机化工产品的反应。温度为TK时发生以下反应:
①
②
③
④
(1)温度为TK时,催化由CO、合成反应的热化学方程式为________ 。
(2)已知温度为TK时的活化能为,则其逆反应的活化能为________ 。
(3)时,向一恒压密闭容器中充入等物质的量的和发生上述反应②已排除其他反应干扰,测得物质的量分数随时间变化如下表所示:
若初始投入CO为,恒压容器容积,用表示该反应分钟内的速率________ 。6分钟时,仅改变一种条件破坏了平衡,则改变的外界条件为________ 。
(4)下,在恒容密闭容器中,充入一定量的甲醇,发生反应④,若起始压强为,达到平衡转化率为,则反应的平衡常数________ 用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数,忽略其它反应。
(5)某温度下,将与的混合气体充入容积为的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应③。经过后,反应达到平衡,此时转移电子。若保持体积不变,再充入和,此时________ 填“”“”或“”。下列不能说明该反应已达到平衡状态的是________ 。
的质量不变 混合气体的平均相对分子质量不再改变
混合气体的密度不再发生改变
(6)已知、时水煤气变换中CO和分压随时间变化关系如下图所示,催化剂为氧化铁。实验初始时体系中的和相等、和相等;已知时的。
时随时间变化关系的曲线是________ ,时随时间变化关系的曲线是________ 。
①
②
③
④
(1)温度为TK时,催化由CO、合成反应的热化学方程式为
(2)已知温度为TK时的活化能为,则其逆反应的活化能为
(3)时,向一恒压密闭容器中充入等物质的量的和发生上述反应②已排除其他反应干扰,测得物质的量分数随时间变化如下表所示:
时间 | 0 | 2 | 5 | 6 | 9 | 10 |
(4)下,在恒容密闭容器中,充入一定量的甲醇,发生反应④,若起始压强为,达到平衡转化率为,则反应的平衡常数
(5)某温度下,将与的混合气体充入容积为的密闭容器中,在催化剂的作用下发生反应③。经过后,反应达到平衡,此时转移电子。若保持体积不变,再充入和,此时
的质量不变 混合气体的平均相对分子质量不再改变
混合气体的密度不再发生改变
(6)已知、时水煤气变换中CO和分压随时间变化关系如下图所示,催化剂为氧化铁。实验初始时体系中的和相等、和相等;已知时的。
时随时间变化关系的曲线是
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(0.4)
解题方法
【推荐2】乙酸水蒸气重整制氢气是一项极具前景的制氢工艺,该过程中可能发生下列反应:
I.水蒸气重整:
Ⅱ.热裂解:
Ⅲ.脱羧基:
Ⅳ.水煤气变换:
回答下列问题:
(1)反应I的___________ ,该反应在___________ 中(填“高温”“低温”或“任意温度”)下具有自发性。
(2)若反应I在恒温恒容的密闭容器中发生,下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填字母)。
(3)已知:水碳比(S/C)是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值。下图是水碳比(S/C)分别为2和4时,反应温度对(g)平衡产率影响的示意图:
①表示水碳比(S/C)=4的曲线是___________ (填“a”或“b”),该水碳比下制氢的最佳温度是___________ 。
②水碳比(S/C)=2时,(g)平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小。(g)平衡产率逐渐减小的原因可能是___________ 。
(4)一定温度下,若按水碳比(S/C)=0向1L恒容密闭容器中充入2mol (g),达到平衡状态时(g)的物质的量为0.4mol,容器内的压强为初始时的1.4倍。
①体系中的物质的量为___________ 。
②反应Ⅱ的化学平衡常数K=___________ 。
I.水蒸气重整:
Ⅱ.热裂解:
Ⅲ.脱羧基:
Ⅳ.水煤气变换:
回答下列问题:
(1)反应I的
(2)若反应I在恒温恒容的密闭容器中发生,下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填字母)。
A.容器内的压强不再变化 |
B. |
C.容器内气体的质量不再变化 |
D.单位时间内,每断裂4mol O-H键的同时断裂4mol H-H键 |
(3)已知:水碳比(S/C)是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值。下图是水碳比(S/C)分别为2和4时,反应温度对(g)平衡产率影响的示意图:
①表示水碳比(S/C)=4的曲线是
②水碳比(S/C)=2时,(g)平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小。(g)平衡产率逐渐减小的原因可能是
(4)一定温度下,若按水碳比(S/C)=0向1L恒容密闭容器中充入2mol (g),达到平衡状态时(g)的物质的量为0.4mol,容器内的压强为初始时的1.4倍。
①体系中的物质的量为
②反应Ⅱ的化学平衡常数K=
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(0.4)
解题方法
【推荐3】二甲醚()是一种洁净液体燃料。工业上以CO和为原料生产的新工艺主要发生以下两个反应:
①
②
回答下列问题:
(1)反应的_______ 。
(2)在容器内控制条件只单独发生反应①达到平衡,在保证浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡_______ (填标号)。
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动 C.不移动
作出此判断的理由是_______ 。
(3)上述反应①②在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_______(填标号)。
(4)有研究者在使用催化剂、压强为5.0 MPa、反应时间为10分钟的条件下,通过反应①②制备二甲醚,结果如图所示。260℃时CO转化率高但产率很低的原因可能是_______ 。
(5)CO和在合适的条件下还可用于制备合成天然气。涉及的主要反应如下:
CO甲烷化:
水煤气变换:
在恒压管道反应器中按通入原料气,在催化剂作用下制备合成天然气,400℃,p总为100 kPa时反应体系平衡组成如下表所示:
该条件下CO的总转化率_______ (列出计算式即可)。若将管道反应器升温至500℃,反应迅速达到平衡后的体积分数_______ 45.0%(填“>”“<”或“=”)。
①
②
回答下列问题:
(1)反应的
(2)在容器内控制条件只单独发生反应①达到平衡,在保证浓度不变的情况下,增大容器的体积,平衡
A.向正反应方向移动 B.向逆反应方向移动 C.不移动
作出此判断的理由是
(3)上述反应①②在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_______(填标号)。
A.降低反应温度,反应①②的正、逆反应速率都减小 |
B.移去部分,反应①②的平衡均向右移动 |
C.加入反应②的催化剂,可减小反应②的活化能和提高的平衡转化率 |
D.压缩容器体积增大压强,反应①的正反应速率增大,反应②的正反应速率不变 |
(5)CO和在合适的条件下还可用于制备合成天然气。涉及的主要反应如下:
CO甲烷化:
水煤气变换:
在恒压管道反应器中按通入原料气,在催化剂作用下制备合成天然气,400℃,p总为100 kPa时反应体系平衡组成如下表所示:
组分 | CO | ||||
体积分数/% | 45.0 | 42.5 | 10.0 | 2.00 | 0.500 |
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【推荐1】随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,二氧化碳资源化利用倍受关注。
Ⅰ.以和为原料合成尿素 。
(1)有利于提高平衡转化率的措施是_______(填序号)。
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如下图所示:
第一步:
第二步:
①图中_______ 。
②反应速率较快的是_______ 反应(填“第一步”或“第二步”),理由是_______ 。
Ⅱ.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为0.2mol的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示:
①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是_______ (填序号)。
A.容器中混合气体的密度保持不变 B.容器内混合气体的压强保持不变
C.反应速率: D.同时断裂2mol C―H键和1mol H―H键
②由图可知,压强_______ (填“>”“<”或“=”,下同);Y点速率_______ 。
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则X点对应温度下的_______ (用含的代数式表示)。
Ⅲ.微溶于水,在酸性或中性溶液中快速分解产生,在碱性溶液中较稳定。一种制备的方法如下:
(4)若以铅蓄电池为电源,则铂片应与_______ 极相连(填Pb或)。
(5)生成的电极反应式:_______ 。
(6)阴极室KOH的浓度提高,结合电极反应式解释原因:_______ 。
Ⅰ.以和为原料合成尿素 。
(1)有利于提高平衡转化率的措施是_______(填序号)。
A.高温低压 | B.低温高压 | C.高温高压 | D.低温低压 |
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如下图所示:
第一步:
第二步:
①图中
②反应速率较快的是
Ⅱ.以和催化重整制备合成气:。
(3)在密闭容器中通入物质的量均为0.2mol的和,在一定条件下发生反应,的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示:
①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,下列叙述能说明反应到达平衡状态的是
A.容器中混合气体的密度保持不变 B.容器内混合气体的压强保持不变
C.反应速率: D.同时断裂2mol C―H键和1mol H―H键
②由图可知,压强
③已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数,则X点对应温度下的
Ⅲ.微溶于水,在酸性或中性溶液中快速分解产生,在碱性溶液中较稳定。一种制备的方法如下:
(4)若以铅蓄电池为电源,则铂片应与
(5)生成的电极反应式:
(6)阴极室KOH的浓度提高,结合电极反应式解释原因:
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【推荐2】2023年全国政府工作报告指出,推动重点领域节能降碳减污。一种太空生命保障系统利用电解水供氧,生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷,水可循环使用。
(1)已知与的燃烧热分别为,,,写出与反应生成和的热化学方程式_____ 。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中与反应生成和。
①能说明该反应达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A. B.容器内压强一定 C.气体平均相对分子,质量一定
D.气体密度一定 E.的体积分数一定
②已知容器的容积为5L初始加入0.2mol和0.6mol,反应平衡后测得的转化率为50%,则该反应的平衡常数为_______ 。
③温度不变,再加入、、、各0.2mol,则_______ 。(填“>”“<”或“=”)
(3)工业上在一定条件下利用与可直接合成有机中间体二甲醚:。当时,实验测得的平衡转化率檤温度及压强变化如图所示。①该反应的_______ (填“>”或“<”)0。
②图中压强(p)由大到小的顺序是_______ 。
(4)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,有效减少碳的排放,其工作原理如图所示。系统工作时,b极区的电极反应式为_______ 。
(1)已知与的燃烧热分别为,,,写出与反应生成和的热化学方程式
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中与反应生成和。
①能说明该反应达到平衡状态的是
A. B.容器内压强一定 C.气体平均相对分子,质量一定
D.气体密度一定 E.的体积分数一定
②已知容器的容积为5L初始加入0.2mol和0.6mol,反应平衡后测得的转化率为50%,则该反应的平衡常数为
③温度不变,再加入、、、各0.2mol,则
(3)工业上在一定条件下利用与可直接合成有机中间体二甲醚:。当时,实验测得的平衡转化率檤温度及压强变化如图所示。①该反应的
②图中压强(p)由大到小的顺序是
(4)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,有效减少碳的排放,其工作原理如图所示。系统工作时,b极区的电极反应式为
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(0.4)
【推荐3】碳单质及其化合物广泛存在于人们的生产和生活中。研究碳单质及其化合物的结构、性质、转化是科技工作者的研究热点。
(1)实验室常用邻二氮菲检验亚铁离子,生成橙红色的邻二氮菲亚铁络离子X:①基态的最外层电子排布式是________________ 。
②X中除含共价键外,还含配位键,X含________ mol配位键。
(2)温度为T时,在恒容密闭容器中充入一定量的和混合气体,发生反应:
。
已知该反应存在:,,其中、为速率常数,x为相关物质的物质的量分数。反应达到平衡时,若、转化率均为60%,且该反应的,则________ ,压强平衡常数________ 。
(3)氧化锰八面体分子筛(简称OMS-2)是一种纳米级别的新型环保催化剂,对挥发性有机物(VOCs)的氧化去除有着很好的催化作用。如用OMS-2为催化剂(为对比催化实验)氧化处理甲醛的反应生成、,在等时间内HCHO转化率随温度的变化关系如图所示。①常温时,OMS-2催化氧化甲醛生成、反应的化学方程式是________________________ 。
②下列有关说法中,正确的有________ 。
A.相比,OMS-2能提高甲醛氧化的平衡转化率
B.OMS-2能降低甲醛氧化反应的活化能
C.OMS-2作为纳米材料,表面积大,催化效果好
D.两种催化剂的平衡转化率均随温度的升高而增大
(4)以合成气(、)为原料合成乙二醇的反应:
反应ⅰ.
反应ⅱ.
温度为473K,在恒容(2.0L)密闭容器中充入一定量的合成气(,测得体系总压为40MPa),在(其中含)催化剂作用下,进行上述反应。测得的时空收率为,反应速率。
【注】(催化剂)。
①反应速率________ 。
②的时空收率为________ 。
(1)实验室常用邻二氮菲检验亚铁离子,生成橙红色的邻二氮菲亚铁络离子X:①基态的最外层电子排布式是
②X中除含共价键外,还含配位键,X含
(2)温度为T时,在恒容密闭容器中充入一定量的和混合气体,发生反应:
。
已知该反应存在:,,其中、为速率常数,x为相关物质的物质的量分数。反应达到平衡时,若、转化率均为60%,且该反应的,则
(3)氧化锰八面体分子筛(简称OMS-2)是一种纳米级别的新型环保催化剂,对挥发性有机物(VOCs)的氧化去除有着很好的催化作用。如用OMS-2为催化剂(为对比催化实验)氧化处理甲醛的反应生成、,在等时间内HCHO转化率随温度的变化关系如图所示。①常温时,OMS-2催化氧化甲醛生成、反应的化学方程式是
②下列有关说法中,正确的有
A.相比,OMS-2能提高甲醛氧化的平衡转化率
B.OMS-2能降低甲醛氧化反应的活化能
C.OMS-2作为纳米材料,表面积大,催化效果好
D.两种催化剂的平衡转化率均随温度的升高而增大
(4)以合成气(、)为原料合成乙二醇的反应:
反应ⅰ.
反应ⅱ.
温度为473K,在恒容(2.0L)密闭容器中充入一定量的合成气(,测得体系总压为40MPa),在(其中含)催化剂作用下,进行上述反应。测得的时空收率为,反应速率。
【注】(催化剂)。
①反应速率
②的时空收率为
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【推荐1】随着温室效应越来越严重,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点,回答下列问题。
将二氧化碳转化为甲醇是目前重要的碳中和方法,体系中发生如下反应:
主反应:①
副反应:②
已知:
(1)反应①的___________ (用含、的代数式表示),该反应在___________ (填“高温”“低温”或“任何温度下”)下有利于自发进行。
(2)密闭容器中通入CO2和H2仅发生反应①,仅改变以下一个条件,能提高H2平衡转化率的措施有___________(填正确答案的编号)。
(3)某温度下,1L恒容密闭容器中加入1molCO2(g)和3molH2(g),发生反应①和反应②,平衡时CO2的转化率为α,CO(g)的物质的量为bmol,计算反应①的平衡常数K=___________ (用含有α、b的计算式表示)。
(4)副反应②在Cu催化时,反应历程如下(*表示吸附在催化剂表面),请写出步骤iv的方程式。
i:
ii:
iii:
iv:___________
v:
(5)选择不同的温度和催化剂(a、b、c)都对甲醇产率有影响,根据下图,最佳反应条件为___________ 。
(6)电解还原二氧化碳也能实现碳中和,图2为电解还原CO2制备CO,同时获得两种副产物的装置:
①请写出阳极的电极反应式:___________ 。
②产物2为___________ 。
将二氧化碳转化为甲醇是目前重要的碳中和方法,体系中发生如下反应:
主反应:①
副反应:②
已知:
(1)反应①的
(2)密闭容器中通入CO2和H2仅发生反应①,仅改变以下一个条件,能提高H2平衡转化率的措施有___________(填正确答案的编号)。
A.恒温恒容时增加CO2(g)用量 | B.恒温恒压下通入惰性气体 |
C.升高温度 | D.加入催化剂 |
(3)某温度下,1L恒容密闭容器中加入1molCO2(g)和3molH2(g),发生反应①和反应②,平衡时CO2的转化率为α,CO(g)的物质的量为bmol,计算反应①的平衡常数K=
(4)副反应②在Cu催化时,反应历程如下(*表示吸附在催化剂表面),请写出步骤iv的方程式。
i:
ii:
iii:
iv:
v:
(5)选择不同的温度和催化剂(a、b、c)都对甲醇产率有影响,根据下图,最佳反应条件为
(6)电解还原二氧化碳也能实现碳中和,图2为电解还原CO2制备CO,同时获得两种副产物的装置:
①请写出阳极的电极反应式:
②产物2为
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解题方法
【推荐2】国际社会发出落实《巴黎协定》,推动绿色低碳转型,构建人类命运共同体的积极信号。生态工业和循环经济成为综合解决人类资源、环境和经济发展的一条有效途径。
(1)水是“生命之基质”,是“永远值得探究的物质”。
以铂阳极和石墨阴极设计电解池,通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8,再与水反应得到H2O2,其中生成的NH4HSO4可以循环使用。
①阳极的电极反应式是__ 。
②制备H2O2的总反应方程式是__ 。
(2)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
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=-122.5kJ·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如图。其中:
CH3OCH3的选择性=×100%
①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是__ 。
②220℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有__ 。
废物再利用。如图装置加以必要的导线连接后达到利用粗铜精炼目的。
①A烧杯是__ (填“电解池”或“原电池”)。
②其中Zn接B烧杯中的__ ,(填“粗铜”或“纯铜”),B烧杯中应该盛__ 溶液。
③分别写出石墨棒和纯铜棒的电极反应式
石墨棒:___ ,
纯铜棒:__ 。
(1)水是“生命之基质”,是“永远值得探究的物质”。
以铂阳极和石墨阴极设计电解池,通过电解NH4HSO4溶液产生(NH4)2S2O8,再与水反应得到H2O2,其中生成的NH4HSO4可以循环使用。
①阳极的电极反应式是
②制备H2O2的总反应方程式是
(2)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
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=-122.5kJ·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如图。其中:
CH3OCH3的选择性=×100%
①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是
②220℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有
废物再利用。如图装置加以必要的导线连接后达到利用粗铜精炼目的。
①A烧杯是
②其中Zn接B烧杯中的
③分别写出石墨棒和纯铜棒的电极反应式
石墨棒:
纯铜棒:
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【推荐3】为助力实现碳达峰碳中和目标,资源化利用是重要研究方向。
Ⅰ.催化加氢制烯烃是资源化利用的重要途径之一。该转化过程中涉及的主要反应如下:
ⅰ.
ⅱ.时,
ⅲ.
回答下列问题:
(1)_______ 。
(2)对于上述(1)的反应,下列说法正确的是_______(填序号)。
(3)投料比为,压强为2MPa时,无烷烃产物的平衡体系中转化率和产物选择性随反应温度变化曲线如图所示。(已知:含碳物质选择性=n(生成含碳物质所用的)/n(转化的)①不同温度范围内产物不同,373~573K间,产生的烯烃主要是_______ (填化学式)。
②计算1083K时,发生反应的_______ 。
③373~1173K范围内,773K以后的转化率升高的原因是_______ 。
Ⅱ.一种以甲醇和二氧化碳为原料,利用和CuO纳米片作催化电极,电化学法制备甲酸(甲酸盐)的工作原理如图所示。(4)①阴极表面发生的电极反应式为_______ 。
②若有通过质子交换膜时,生成和HCOOH共_______ mol。
Ⅰ.催化加氢制烯烃是资源化利用的重要途径之一。该转化过程中涉及的主要反应如下:
ⅰ.
ⅱ.时,
ⅲ.
回答下列问题:
(1)
(2)对于上述(1)的反应,下列说法正确的是_______(填序号)。
A.低温条件有利于反应自发进行 |
B.时,反应达平衡 |
C.恒温恒压下混合气体密度保持不变,则反应达到平衡 |
D.在该反应中增大投料比可提高的平衡转化率 |
(3)投料比为,压强为2MPa时,无烷烃产物的平衡体系中转化率和产物选择性随反应温度变化曲线如图所示。(已知:含碳物质选择性=n(生成含碳物质所用的)/n(转化的)①不同温度范围内产物不同,373~573K间,产生的烯烃主要是
②计算1083K时,发生反应的
③373~1173K范围内,773K以后的转化率升高的原因是
Ⅱ.一种以甲醇和二氧化碳为原料,利用和CuO纳米片作催化电极,电化学法制备甲酸(甲酸盐)的工作原理如图所示。(4)①阴极表面发生的电极反应式为
②若有通过质子交换膜时,生成和HCOOH共
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