组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应速率与化学平衡 > 影响化学反应速率的因素 > 影响化学反应速率的内因 > 活化能及其对反应速率的影响
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:1172 题号:13115063
研究CO2合成CH3OH对资源综合利用有重要意义。涉及的主要反应如下,请回答:
I.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=—49kJ·mol-1
II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ∆H2=+41kJ·mol-1
(1)CO2加氢制甲醇可在Cu—ZnO—ZrO2催化剂表面进行,其主反应历程如图1所示(催化剂表面吸附的物种用*标注),下列说法不正确的是_______

A.若该方法实现工业生产,气体以一定流速通过Cu—ZnO—ZrO2,催化剂对反应物的转化率无影响
B.H2在催化剂表面的吸附过程放热,有利于H—H键的断裂,从而降低反应活化能
C.反应②中,断裂和形成的共价键至少有3种
D.水的吸附和解吸在整个反应过程中实现了循环利用,原子利用率为100%
(2)CO2和H2按物质的量1:3投料,总物质的量为amol,在有催化剂的密闭容器中进行反应,测得CO2平衡转化率、CH3OH和CO选择性(转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比)随温度、压强变化情况分别如下图2、图3所示:

①下列说法正确的是_______
A.升温,反应II的平衡正向移动
B.加压,反应I的平衡正向移动,平衡常数增大
C.及时分离出甲醇和水,循环使用H2和CO2,可提高原料利用率
D.升温,使反应I的CH3OH选择性降低;加压,对反应II的CO选择性无影响
②250°C时,在体积为VL的容器中,反应I和II达到化学平衡,CO2转化率为25%,CH3OH和CO选择性均为50%,则该温度下反应II的平衡常数为____
③如图2,240°C以上,随着温度升高,CO2的平衡转化率升高,而CH3OH的选择性降低,分析其原因:___
④如图3,压强大小关系:P1___P3(填:>、<或=);温度T1时,三条曲线几乎交于一点,分析其原因____
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(2)二氧化碳与氢气重整体系中涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2 (g)+4H2 (g) CH4 (g)+2H2O(g) ΔH=-165kJ·mol-1
Ⅱ.CO2 (g)+H2 (g) CO(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ·mol-1
①二氧化碳与甲烷反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式为_______;恒温恒容密闭容器中进行该反应,下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______(填选 项字母)。
A.CO2与CH4的有效碰撞几率不变   B.相同时间内形成C-H键和 H-H 键的数目相等
C.混合气体的密度不再改变               D.氢原子数不再改变
②一定温度下,向10L恒容密闭容器中充入1mol CO2和1mol H2,发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,5min末达到平衡时测得CO2的转化率为50%,CH4与CO 的分压之比为1∶4,H2O(g)的分压为p0.则0~5min内,平均反应速率v(H2)= _______ mol·L-1·min-1;反应Ⅱ的平衡常数Kp=_______(Kp是用分压表示的平衡常数)。
③向恒容密闭容器中以物质的量之比为1∶4充入CO2和H2,发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,实验测得平衡体系中各组分的体积分数与温度的关系如图所示。其中表示H2的体积分数与温度关系的曲线为_______(填“L1”“L2”或“L3”);T1℃之后,H2O(g)平衡体积分数随温度的变化程度小于CH4平衡体积分数随温度的变化程度,原因为_______; T1℃时CO 的平衡分压_______(填“>”“<”或“=”) T2℃时 CO的平衡分压,理由为_______
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