诺贝尔化学奖获得者GeorgeA.Olah提出了“甲醇经济”的概念,他建议使用甲醇来代替目前广泛使用的化石燃料。工业上用天然气为原料,分为两个阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.0 kJ·mol-1
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.67 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)制备合成气反应中,平衡混合物中CO的体积分数与压强的关系如图1所示,判断T1和T2的大小关系:T1___________ T2(填“>”“<”或“=”),理由是___________ 。
(2)工业生产中为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.17 kJ·mol-1。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳的体积比为___________ 。
(3)在体积不变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2,不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图2所示。
①图2中X代表___________ (填“温度”或“压强”)。图3中正确表示该反应的平衡常数的负对数pK(pK=-lgK)与X的关系的曲线是___________ (填“AC”或“AB”)。
②若图2中M点对应的容器体积为5 L,则N点的平衡常数为___________ L2·mol-2。
(4)为节约化石能源、减少碳排放,用CO2代替CO作为制备甲醇的碳源正成为当前研究的焦点。
①二氧化碳加氢合成甲醇和水蒸气的热化学方程式为___________ 。
②研究表明在二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200~360℃、9 MPa时,合成气初始组成H2、CO、CO2物质的量之比为7:2:1的条件下研究甲醇的合成反应(如图4所示)。CO2的平衡转化率随温度的升高先减小后增大,先减小的原因是___________ ,后增大的原因是___________ 。
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.0 kJ·mol-1
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.67 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)制备合成气反应中,平衡混合物中CO的体积分数与压强的关系如图1所示,判断T1和T2的大小关系:T1
(2)工业生产中为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.17 kJ·mol-1。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳的体积比为
(3)在体积不变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2,不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图2所示。
①图2中X代表
②若图2中M点对应的容器体积为5 L,则N点的平衡常数为
(4)为节约化石能源、减少碳排放,用CO2代替CO作为制备甲醇的碳源正成为当前研究的焦点。
①二氧化碳加氢合成甲醇和水蒸气的热化学方程式为
②研究表明在二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200~360℃、9 MPa时,合成气初始组成H2、CO、CO2物质的量之比为7:2:1的条件下研究甲醇的合成反应(如图4所示)。CO2的平衡转化率随温度的升高先减小后增大,先减小的原因是
更新时间:2021/02/27 15:44:22
|
相似题推荐
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】工业上常用合成气(主要成分为CO、)制备二甲醚,其主要反应如下:
反应①:
反应②:
反应③:
回答下列问题:
(1)写出CO与反应生成二甲醚和的热化学方程式:___________ 。
(2)科学家发现与也能生成二甲醚,则与生成二甲醚的平衡常数___________ (用含、、的代数式表示)。
(3)在一定温度和催化剂条件下,将0.6mol CO和1.08mol 充入容积为3L的密闭容器中(此时容器内CO分压为200kPa),只发生反应,各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。①若保持容器容积不变,时反应达到平衡,用的浓度变化表示时间内的反应速率___________ (用含的代数式表示);时的转化率为___________ (保留两位有效数字)。
②时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变,在图中画出表示体积缩小后二甲醚的分压变化趋势的曲线___________ ,理由是___________ 。
③在该温度下,反应的标准平衡常数___________ (写出最简分数)[已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应,,其中,、、、为各组分的平衡分压]。
④降低温度,该反应的标准平衡常数___________ (填“增大”“减小”或“不变”)。
反应①:
反应②:
反应③:
回答下列问题:
(1)写出CO与反应生成二甲醚和的热化学方程式:
(2)科学家发现与也能生成二甲醚,则与生成二甲醚的平衡常数
(3)在一定温度和催化剂条件下,将0.6mol CO和1.08mol 充入容积为3L的密闭容器中(此时容器内CO分压为200kPa),只发生反应,各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。①若保持容器容积不变,时反应达到平衡,用的浓度变化表示时间内的反应速率
②时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变,在图中画出表示体积缩小后二甲醚的分压变化趋势的曲线
③在该温度下,反应的标准平衡常数
④降低温度,该反应的标准平衡常数
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
【推荐2】二氧化碳的捕集和转化是科学研究中的热点问题,我国科研人员提出了由CO2(g)和H2(g)转化为CH4(g)和H2O(g)的反应历程,其示意图如图。
(1)根据信息可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),该反应使用的催化剂为____ 。
(2)200℃下,在一密闭容器中充入一定量的CO2与H2发生反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。一段时间后反应达平衡若其他条件不变,温度从200℃升至400℃,反应重新达到平衡时,H2的体积分数增加。下列说法正确的是___ (填字母)。
a.该反应的△H>0
b.平衡常数大小:K(400℃)>K(200℃)
c.200℃下,减小的值,CO2的平衡转化率升高
d.反应达到平衡时v正(H2)=2v逆(H2O)
(3)一定条件下,反应体系中CO2平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如图所示,L和X表示温度或压强。
①L表示的物理量是____ 。
②L1____ L2(填“<”或“>”),判断理由是____ 。
(4)向1L恒容密闭容器中加入4.0molH2,1.0molCO2,控制条件(催化剂、温度为T1)使之发生上述反应,测得容器内气体的压强随时间的变化如图所示:
①求4min内H2的反应速率____ 。
②此温度下,该反应的化学平衡常数K=____ 。
(1)根据信息可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),该反应使用的催化剂为
(2)200℃下,在一密闭容器中充入一定量的CO2与H2发生反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。一段时间后反应达平衡若其他条件不变,温度从200℃升至400℃,反应重新达到平衡时,H2的体积分数增加。下列说法正确的是
a.该反应的△H>0
b.平衡常数大小:K(400℃)>K(200℃)
c.200℃下,减小的值,CO2的平衡转化率升高
d.反应达到平衡时v正(H2)=2v逆(H2O)
(3)一定条件下,反应体系中CO2平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如图所示,L和X表示温度或压强。
①L表示的物理量是
②L1
(4)向1L恒容密闭容器中加入4.0molH2,1.0molCO2,控制条件(催化剂、温度为T1)使之发生上述反应,测得容器内气体的压强随时间的变化如图所示:
①求4min内H2的反应速率
②此温度下,该反应的化学平衡常数K=
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】磷酸是重要的化学试剂和工业原料。请回答下列问题:
(1)已知:25℃时,磷酸和氢氟酸的电离常数如下表所示。
向NaF溶液中滴加少量H3PO4溶液,反应的离子方程式为____________
(2)已知:
Ⅰ.CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271kJ·mol−1
Ⅱ.5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937kJ·mol−1
则:①工业上用Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为____________ 。
②一定条件下,在密闭容器中只发生反应Ⅱ,达到平衡后缩小容器容积,HF的平衡转化率________ (填“增大”“减小”或“不变”,下同);HF的平衡浓度________ 。
(3)工业上用磷尾矿制备Ca5(PO4)3F时生成的副产物CO可用于制备H2,原理为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH。
①一定温度下,向10L密闭容器中充入0.5mol CO和1mol H2O(g),2min达到平衡时,测得0~2min内用CO2表示的反应速率v(CO2)=0.02mol·L−1·min−1。则CO的平衡转化率α=________ ;该反应的平衡常数K=________ 。
②在压强不变的密闭容器中发生上述反应,设起始的=y,CO的平衡体积分数(φ)与温度(T)的关系如图所示。则:该反应的ΔH___ 0(填“>”“<”或“=”,下同)。a_____ 1,理由为_____________
(1)已知:25℃时,磷酸和氢氟酸的电离常数如下表所示。
物质 | H3PO4 | HF |
电离常数 | Ka1=7.1×10−3; Ka2=6.3×10−8; Ka3=4.2×10−13 | Ka=6.6×10−4 |
向NaF溶液中滴加少量H3PO4溶液,反应的离子方程式为
(2)已知:
Ⅰ.CaO(s)+H2SO4(l)CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271kJ·mol−1
Ⅱ.5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) ΔH=-937kJ·mol−1
则:①工业上用Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸的热化学方程式为
②一定条件下,在密闭容器中只发生反应Ⅱ,达到平衡后缩小容器容积,HF的平衡转化率
(3)工业上用磷尾矿制备Ca5(PO4)3F时生成的副产物CO可用于制备H2,原理为CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH。
①一定温度下,向10L密闭容器中充入0.5mol CO和1mol H2O(g),2min达到平衡时,测得0~2min内用CO2表示的反应速率v(CO2)=0.02mol·L−1·min−1。则CO的平衡转化率α=
②在压强不变的密闭容器中发生上述反应,设起始的=y,CO的平衡体积分数(φ)与温度(T)的关系如图所示。则:该反应的ΔH
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】在碳达峰、碳中和的国家战略下,工业生产废气和汽车尾气中的NOx和CO的减排及有效处理,显得尤为重要。
(1)在汽车上安装三元催化转化器可实现反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH。
已知:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH1=-144kJ·mol-1,
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566kJ·mol-1,
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH3=-66kJ·mol-1。
则ΔH=______ ,该反应在______ (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)用金作催化剂,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的反应历程如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的微粒用“•”标注。该历程中最大能垒E正=______ eV,写出该步骤的化学方程式______ 。
(3)将相同量的NO和CO分别充入盛有催化剂①和②的体积相同的密闭容器,进行反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),经过相同时间内测量两容器中NO的含量,从而确定NO的转化率,结果如图所示。图象中c点是否一定是平衡状态并说明理由______ 。
(4)在另一温度下,关闭K,向A容器中充入1molNO和2molCO,向B容器中充入1.5molNO和3molCO,两容器均发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。已知起始时容器A和B的体积均为aL,反应达到平衡时容器B的体积为0.9aL,则容器A和B中NO的转化率A______ B(填“>”、“<”或“=”)。维持其他条件不变,若打开K一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为______ L(不考虑温度的变化,P为可自由滑动活塞)。则该温度下,2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的浓度平衡常数K=______ 。
(1)在汽车上安装三元催化转化器可实现反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH。
已知:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH1=-144kJ·mol-1,
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566kJ·mol-1,
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH3=-66kJ·mol-1。
则ΔH=
(2)用金作催化剂,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的反应历程如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的微粒用“•”标注。该历程中最大能垒E正=
(3)将相同量的NO和CO分别充入盛有催化剂①和②的体积相同的密闭容器,进行反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),经过相同时间内测量两容器中NO的含量,从而确定NO的转化率,结果如图所示。图象中c点是否一定是平衡状态并说明理由
(4)在另一温度下,关闭K,向A容器中充入1molNO和2molCO,向B容器中充入1.5molNO和3molCO,两容器均发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。已知起始时容器A和B的体积均为aL,反应达到平衡时容器B的体积为0.9aL,则容器A和B中NO的转化率A
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐2】无色气体一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一、与转换的热化学方程式为。
(1)将一定量投入固定容积的真空容器中,下述现象能说明反应达到平衡的是___________ 。
A. 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
达到平衡后,保持体积不变升高温度,再次到达平衡时,混合气体颜色___________ (填“变深”、“变浅”或“不变”),判断理由___________ 。
(2)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:写出上述反应平衡常数表达式___________ (用、各气体物质的量分数×表示;影响的因素为___________
(3)上述反应中,正反应速率,逆反应速率,其中、为速率常数,则为___________ (用、表示)。
(4)在温度为、时,平衡体系中的体积分数随压强的变化如图所示。下列说法正确的是___________。
(5)真空密闭容器中放入一定量,维持总压强恒定,在温度为T℃时,平衡时百分率为保持温度不变,向密闭容器中充入等量,维持总压强在条件下分解,则的平衡分解百分率的表达式为___________ 。
(1)将一定量投入固定容积的真空容器中,下述现象能说明反应达到平衡的是
A. 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
达到平衡后,保持体积不变升高温度,再次到达平衡时,混合气体颜色
(2)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:写出上述反应平衡常数表达式
(3)上述反应中,正反应速率,逆反应速率,其中、为速率常数,则为
(4)在温度为、时,平衡体系中的体积分数随压强的变化如图所示。下列说法正确的是___________。
A.A、C两点气体的平均相对分子质量: |
B.保持容器体积不变,再充入气体,平衡正向移动 |
C.由图可知B点时平衡常数与C点时相同 |
D.A、C两点气体的颜色:A深,C浅 |
您最近一年使用:0次
解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐3】(1)乙基叔丁基醚(以ETBE表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM-5催化下合成ETBE,反应的化学方程式为:C2H5OH(g)+IB(g)ETBE(g) △H。回答下列问题:
反应物被催化剂HZSM-5吸附的顺序与反应历程的关系如图所示,该反应的△H=__ kJ·mol-1。反应历程的最优途径是__ (填C1、C2或C3)。
C1表示先吸附乙醇,C2表示先吸附异丁烯,C3表示乙醇和异丁烯同时吸附
(2)一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l) ΔH=-270kJ·mol-1
①其他条件相同、催化剂不同,SO2的转化率随反应温度的变化如图1,Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高,不考虑催化剂价格因素,选择Fe2O3的主要优点是:__ 。
②某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380℃时,分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)=3∶1的变化曲线为__ 。
(3)已知NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g) △H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2),v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=__ ;在图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是__ ,理由是__ 。
(4)二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)。
已知:标准平衡常数Kθ=,其中pθ为标准压强(1×105Pa),p(SO3)、p(O2)和p(SO2)为各组分的平衡分压,如p(SO3)=x(SO3)p,p为平衡总压,x(SO3)为平衡系统中SO3的物质的量分数。
SO2和O2起始物质的量之比为2:1,反应在恒定温度和标准压强下进行,SO3的平衡产率为ω,则Kθ=___ (用含ω的最简式表示)。
反应物被催化剂HZSM-5吸附的顺序与反应历程的关系如图所示,该反应的△H=
C1表示先吸附乙醇,C2表示先吸附异丁烯,C3表示乙醇和异丁烯同时吸附
(2)一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l) ΔH=-270kJ·mol-1
①其他条件相同、催化剂不同,SO2的转化率随反应温度的变化如图1,Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高,不考虑催化剂价格因素,选择Fe2O3的主要优点是:
②某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380℃时,分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)=3∶1的变化曲线为
(3)已知NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g) △H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2),v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=
(4)二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)。
已知:标准平衡常数Kθ=,其中pθ为标准压强(1×105Pa),p(SO3)、p(O2)和p(SO2)为各组分的平衡分压,如p(SO3)=x(SO3)p,p为平衡总压,x(SO3)为平衡系统中SO3的物质的量分数。
SO2和O2起始物质的量之比为2:1,反应在恒定温度和标准压强下进行,SO3的平衡产率为ω,则Kθ=
您最近一年使用:0次