组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:378 题号:12897369
2021年国务院政府工作报告指出,要做好碳达峰、碳中和各项工作,制定2030年前碳排放达峰行动方案。二氧化碳加氢制备甲醇既可以实现二氧化碳的资源化利用,又可以有效缓解温室效应问题。
已知:(I)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+40.9 kJ/mol
(II)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=—90.3 kJ/mol
(Ⅲ)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
(1)ΔH3=___________ ;上述3个反应ΔS<0的有___________(填反应序号)。
(2)提高反应(Ⅲ)平衡转化率的方法有___________
(3)当反应压力2 MPa、原料气CO2和H2体积比1:3时,一定范围内温度对CO2转化率、CH3OH选择性、CH3OH产率的影响如下图所示。CH3OH产率在250℃时达到最大的主要原因是___________

(4)在240℃、4MPa恒压条件下发生反应(Ⅲ),原料气体积组成为V(H2):V(CO2):V(N2)=3:1:1,平衡时CO2的转化率为50%,则CH3OH的压强为___________,反应(Ⅲ)的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压x物质的量分数)。
(5)某温度下,反应(Ⅲ)在初期阶段的速率方程为r=k×p(CO2p3(H2)×(1—Kp)。其中:k为反应速率常数,随温度升高而增大,Kp为该反应的平衡常数。对于处于初期阶段的该反应,若增加CO2压强,则r___________(填“增大”“不变”或“减小”,下同);若升高温度,则r___________

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【推荐1】煤炭气化作为洁净煤利用的核心技术,是影响煤化工系统效率、污染物及温室气体排放的关键。工业生产中主要的气化方式包括纯水气化、CO2气化和纯氧气化,反应如下:
i.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)       ΔH=+119kJ·mol-1
ii.C(s)+CO2(g)2CO(g)       ΔH=+162kJ·mol-1
iii.C(s)+O2(g)CO(g)       ΔH=-123kJ·mol-1
iv.C(s)+ O2(g)CO2(g)       ΔH=-409kJ·mol-1
(1)均相水煤气反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的ΔH__
(2)图1是不同气化方式得到的合成气成分,图2是温度对碳转化率的影响(碳转化率是指气化得到气体中的碳占入炉原料煤中碳的质量分数)。

①气化过程中不同氧化剂的配比会对合成气的成分造成很大影响,为了提高合成气的氢碳比,生产中应该适当提高__在氧化剂中的比例。
②若使用混合氧化剂进行气化,最佳气化温度是___℃。温度升高纯氧气化的碳转化率降低,原因是___
③工业上常在压强200kPa的条件下进行气化,压强过高过低都不利于气化的进行,可能的原因是__
④T℃时,向容积可变的恒压密闭容器中加入20g燃煤(含碳84%)和2molH2O(g)模拟纯水气化反应,起始容积为2L。一段时间达到平衡后,测得容器内H2为1mol。则该温度下C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数K=__
(3)煤的气化中可以利用CO2捕集技术实现CO2的综合利用。用石墨电极电解CO2制CH3CH2OH的原理示意图如图:

①b为电源的___(填“正”或“负”)极。
②生成CH3CH2OH的电极反应式为___
2020-06-18更新 | 660次组卷
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名校
【推荐2】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。
I.水煤气法制取氢气
煤气化装置中发生反应①:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) H=+135kJ•mol-1
水气变换装置中发生反应②:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=-41kJ•mol-1
(1)反应①发生前,需要通入一定量的氧气与碳发生燃烧反应,通入氧气的作用为_____。其他条件不变时,在相同时间内,向水气变换装置中投入一定量的CaO,H2的体积分数_____(填“增大”“减小”或“不变”);如图所示,微米CaO和纳米CaO对平衡的影响力不同的原因为_____

(2)一定量的煤和水蒸气经反应①后进入反应②装置且进料比=0.8,反应一段时间后,达到平衡时=3:1,CO的平衡转化率为_____
II.水分解法制取氢气
(3)将CoFe2O4负载在Al2O3上作为催化剂,反应分两步实现,产氧温度在1200℃,产氢温度在1000℃时,循环机理如图所示。

已知:H2O(g)H2(g)+O2(g) H=(a+b)kJ•mol-1
第①步:CoFe2O4(s)+3Al2O3(s)CoAl2O4(s)+FeAl2O4(s)+O2(g) H=akJ•mol-1
第②步反应的热化学方程式为______
(4)若第②步反应的平衡常数为K,则平衡常数的表达式为K=_____
(5)已知对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v=k•ca(A)•cb(B),v=k•cc(C)•cd(D),其中k、k分别为正、逆反应速率常数。1000℃时,第②步反应测得H2O(g)和H2物质的量浓度随时间的变化如图所示,a点时,v:v=_____
2023-04-11更新 | 412次组卷
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【推荐3】可作大型船舶的绿色燃料,可由CO或制备。工业上用制备的原理如下:
反应1:   
反应2:   (副反应)
(1),该反应的___________
(2)将通入密闭容器中发生反应1和反应2,分别在下改变反应温度,测得的平衡转化率()以及生成、CO选择性(S)的变化如图(选择性为目标产物在总产物中的比率)。

①代表随温度变化趋势的是曲线___________(填“a”“b”或“c”)。
②随着温度升高,a、b、c三条曲线接近重合的原因是___________
③P点对应的反应2的平衡常数___________(保留两位有效数字)。
④分子筛膜反应器可提高反应1的平衡转化率、且实现选择性100%,原理如图所示。分子筛膜反应器可提高转化率的原因是___________

   

(3)最近,中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体,将带来系列技术变革。某小组据此设计了如下装置(如图),以电化学方法进行反应1。
   
①电极a为电源的___________(填“正极”或“负极”)。
②生成的电极反应式为___________
③若反应2也同时发生,出口Ⅱ为CO、的混合气,且,则惰性电极2的电流效率___________(×100%)。
2023-06-03更新 | 698次组卷
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