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:150 题号:13332767
甲醇既是一种绿色能源,又是一种重要的化工原料,应用甲醇可以生产其他的醇、醛、酯等。已知反应:
i. CO2(g)+ H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ·mol-1
ii. 2CO2(g)+6 H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2=-121 kJ·mol-1
iii. 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=-23kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)CO(g)与H2(g)合成甲醇的反应:CO(g)+ 2H2(g)CH3OH(g) ΔH=_______kJ·mol-1,该反应的熵变ΔS_______0(填“>”或“<”)。
(2)在甲、乙两个密闭容器中分别通入0.5molCO和1.0molH2,发生合成甲醇的反应,测得平衡体系中某成分的物质的量(n)与压强(p)、温度(T)的关系如下图:

①500K下,反应达到平衡时甲、乙两个容器的容积之比为_______
②测得p1=0.2MPa,则500K时反应的平衡常数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)。
③500K时经过20min乙容器内反应达到b点的平衡状态,则0~20min内的平均反应速率v(H2)=_______mol·min-1
(3)可利用CO2为原料通过电解方法制备甲醇,采用的电解质溶液为NaHCO3水溶液,其阴极反应式为_____,相比NaOH溶液、Na2CO3溶液,采用NaHCO3水溶液作电解液的原因是___

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解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐1】以CH3OH(g)和CO2(g)为原料在一定条件下制备HCOOCH3(g),发生的主要反应如下:
I.CH3OH(g)+CO2(g)HCOOH(g)+HCHO(g) △H1=+756.83kJ·mol-1  Kp1
II.HCOOH(g)+CH3OH(g)HCOOCH3(g)+H2O(g) △H2=+316.12kJ·mol-1  Kp2
III.2HCHO(g)HCOOCH3(g) △H3=-162.04kJ·mol-1  Kp3
(1)反应4CH3OH(g)+2CO2(g)3HCOOCH3(g)+2H2O(g)的△H=_______;该反应的压强平衡常数Kp=_______(用含Kp1、Kp2、Kp3的代数式表示)
(2)已知压强平衡常数(Kp)与温度(T)之间存在定量关系,且符合van’tHoff方程(其中R、C为常数,△H为反应热)。反应I、II、III的1gKp与之间均为线性关系,如图所示。其中反应II对应的曲线为_______(填“a”、“b”或“c”)。

(3)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ·mol-1,T1℃时,将0.10molCO与0.40molH2O充入恒容密闭容器中,反应平衡后H2的物质的量分数为0.08。
①H2O的平衡转化率为_____%,反应后CO的物质的量分数为_______
②平衡后,向容器中再通入0.04molCO和0.06molCO2,则平衡将向_______移动(填“正向”、“逆向”或“不移动”)。
③研究表明,CO催化变换反应的速率方程为:v=k[x(CO)·x(H2O)-]式中,x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分别表示相应的物质的量分数,Kp为平衡常数,k为反应的速率常数,温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度降低时,Kp_______(填“增大”或“减小”或“不变”)。根据速率方程分析,T>Tm时v逐渐减小的原因是____________
2022-06-16更新 | 85次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
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【推荐2】甲烷是重要的资源,通过一系列过程可实现由甲烷到氢气的转化。
Ⅰ.500℃时,CH4与H2O重整主要发生下列反应:
反应1:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.1kJ/mol
反应2:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
(1)恒温恒容下,不能证明反应体系已达平衡的是_________
A.体系的气体平均相对分子质量不变
B.1molH2O消耗的同时有3molH2消耗
C.体系的压强不再变化
D.CO与H2的物质的量之比不再改变

(2)已知:CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) ΔH=-178.8kJ/mol,向重整反应体系中加入适量多孔CaO,其优点是___________
(3)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O,若只发生反应1,CH4的平衡转化率按不同投料x(x=)随温度的变化曲线如图1所示。下列说法不正确的是
A.x1>x2
B.点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kb=Kc
C.反应速率:vb<vc
D.反应温度为T1,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态

Ⅱ.CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为
反应a:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+246.5kJ/mol K1
反应b:H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ/mol K2
反应c:2CO(g)=CO2(g)+C(s) ΔH=-172.5kJ/mol K3
(4)在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g),可减少C(s)的生成,反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=___________,K=___________(用K1、K2或K3表示)
(5)将1molCH4与1molCO2在2L密闭容器中反应制取CO和H2时,若只发生反应a和反应b,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图2所示。

①请列出923K时反应a的化学平衡常数K的计算式(不用计算结果):K=___________
②CH4还原能力R可衡量CO2转化效率,(R=),同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比),从平衡移动的角度分析,随着温度升高,R值逐渐减小直至近似等于1的原因是___________
2024-01-23更新 | 87次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐3】基于载氮体的碳基化学链合成氨技术示意图如下。

(1)总反应   _______
(2)有利于提高反应i平衡转化率的条件为_______(填标号)。
A.高温高压B.高温低压C.低温高压D.低温低压

(3)60℃、100 kPa条件下,反应ii中溶液,pH随时间变化如图,120 min~180 min持续收集到氨气,但溶液pH几乎不变的原因是_______
   
(4)为探究反应ii中15 min时反应速率突然加快的原因,我国科学家利用计算机模拟了反应ii的反应路径。
   
①比较不同路径,路径1能垒(活化络合物与反应物的零点能之差)较低的原因是_______的键能大于_______的键能。
②15 min时反应速率突然加快的原因是_______
(5)相较于哈伯法合成氨碳基化学链合成氨的优势有______________(写出两条即可)。
(6)可用0.2 溶液吸反应ii排放出的全部生成而失效。为使吸收液完全再生,向其中加入0.4 溶液调节pH至少为_______
(已知常温下,。)
2023-04-30更新 | 201次组卷
共计 平均难度:一般