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题型:解答题-原理综合题 难度:0.15 引用次数:786 题号:12667540
CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题。
已知:反应ICO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-58kJ·mol1
反应ICO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41kJ·mol1
(1)CO(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)的热化学方程式为______________
(2)某实验过程中,控制压强一定,将CO2和H2按一定的初始投料比、一定流速通过催化剂,经过相同时间测得如下实验数据(反应未达到平衡状态):

T/K

CO2实际转化率/%甲醇的选择性/%

543

12.3

42.3

553

15.3

39.1

表中实验数据表明,升高温度,CO2实际转化率提高而甲醇的选择性降低。其原因是____________________________
(3)在一定条件下,选择合适的催化剂只进行反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。调整CO2和H2初始投料比,测得在一定投料比和一定温度下,该反应CO2的平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同)。

已知:Kx是以物质的量分数表示的化学平衡常数。
①经分析,A、E和G三点对应的反应温度相同,结合数据说明判断理由_______________
②已知反应速率v=v-v=kx(CO2)x(H2)-kx(CO)x(H2O),k、k分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数。C、D、E三点中k-k最大的是___________,A、B、F三点中v最大的是___________。计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中,当CO2转化率达到50%时,=___________
(4)关于合成甲醇过程中用到的催化剂,下列说法错误的是___________(填字母)。
A.参与了反应,改变了反应历程和△HB.使k和k增大,但二者增大倍数不同
C.降低了反应的活化能D.提高了CO2的平衡转化率

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Ⅰ.耦合乙苯()脱氢制备苯乙烯()是综合利用的热点研究领域。制备苯乙烯涉及的主要反应如下:
i、 
ii、 
iii、 
(1)_____。当反应达到平衡时,要提高的平衡产率,可采取的措施为_____(任写一种)。
(2)在某恒温恒容容器中发生耦合乙苯()脱氢制备苯乙烯()的反应,下列能说明反应达到平衡的是_____(填标号)。
A.容器内压强不再发生变化
B.CO的百分含量不再发生变化
C.容器内混合气体的密度不再发生变化
D.每消耗的同时生成
(3)恒压0.1MPa下,将原料气配比改为下列三种情况:只有(对应曲线3)、仅发生反应下i、ii,测得的平衡转化率与温度的变化关系如图1所示。
   
①图中表示原料气配比仅的曲线是曲线_____(填“1”或“2”)。
②A点时,的物质的量分数为0.01,该条件下反应i的_____(分压=总压×物质的量分数)MPa.
Ⅱ.中科院化学所研究出了一种常温常压下通过电化学共还原和甲醛进行偶联的方法,该方法能够同时实现甲醛的处理与的高附加值转化,其工作原理如图2所示,总反应为
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(1)氮是地球上含量丰富的一种元素,工业上用N2和H2合成NH3
①已知:(Ⅰ)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ∆H=-92.2KJ/mol (Ⅱ) N2(g)+O2(g)=2NO(g) ∆H=+180KJ/mol
(Ⅲ)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ∆H=-285.8KJ/mol,则4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ∆H=___________
②现将1 mol N2(g)、3mol H2(g)充入一容积为2L的密闭容器中,在500℃下进行反应,10 min时达到平衡,下列说法中正确的是___________

A.图甲是用H2表示的反应速率变化曲线
B.图乙表示反应过程中,混合气体平均相对分子质量为M,混合气体密度为d,混合气体压强为p的变化情况
C.图丙的两个容器中分别发生反应:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)、2NH3(g) =N2(g)+3H2(g)。达到化学平衡时,相同组分的浓度相等且两个反应的平衡常数互为倒数
(2)反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) ∆H>0,在2L密闭容器中放入1molPCl5,保持一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
vs050150250350
n(PCl3)/mol00.160.190.200.20
①若改变温度使v(逆)增大,平衡___________移动(填“正向”、“逆向”或“不”);
②T时,该反应的平衡常数为___________
(3)①推断As元素在周期表中的位置是___________
②已知某砷酸盐可发生如下反应:AsO+2I-+2H+=AsO+I2+H2O。某化学兴趣小组利用该反应原理设计如图所示装置:

C1、C2是石墨电极,A中盛有KI和I2混合溶液,B中盛有Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液,当连接开关K后,A中溶液颜色逐渐变深,灵敏电流计G的指针向右偏转。此时C2上发生的电极反应式是___________;一段时间后,当电流计指针回到中间“0”位时,再向B中滴加过量浓NaOH溶液,可观察到电流计指针___________(填“不动”、“向左偏”或“向右偏”)。
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(1)在尿素合成塔中发生的反应可表示为2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l)[CO(NH2)2](s)+H2O(g);已知第一步反应为快速反应,H1=-119.2kJ·mol-1,第二步反应为慢速反应,H2=+15.5kJ·mol-1,则2NH3(g)+CO2(g)[CO(NH2)2](s)+H2O(g) H3=_____kJ·mol-1,下列图象能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是_____(填标号)。
A. B. C. D.
(2)T℃,在2L的密闭容器中,通入2molNH3和1molCO2,保持体积不变,发生反应2NH3(g)+CO2(g)[CO(NH2)2](s)+H2O(g),10min时反应刚好达到平衡。测得起始压强为平衡时压强的1.5倍,则:
①NH3的平衡转化率为_____
②能说明上述反应达到平衡状态的是_____(填标号)。
A.n(CO2):n(NH3)=1:2
B.混合气体的密度不再发生变化
C.单位时间内消耗2molNH3,同时生成1molH2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)一定温度下,某恒容密闭容器中发生反应2NH3(g)+CO2(g)[CO(NH2)2](s)+H2O(g),若原料气中=m,测得m与CO2的平衡转化率(α)的关系如图甲所示。

①若平衡时A点容器内总压强为0.5MPa,则上述反应的平衡常数Kp=____(MPa)2。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
②若平衡时A、B对应容器的压强相等,则A、B对应的容器中,起始时投入氨气的物质的量之比nA(NH3):nB(NH3)=____
(4)用惰性电极电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液可制取氢气,装置如图乙所示,则B为直流电源的____极,写出该装置阳极的电极反应式:_____
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