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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:99 题号:13431485
I.甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统简单,产物中H2含量高、CO含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜),是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。其反应如下:
反应1(主):
反应2(副):
温度高于300C则会同时发生反应3:,回答下列问题:
(1)反应1能够自发进行的原因是_______
(2)升温有利于提高CH3OH转化率,但也存在一个明显的缺点是_______
II.甲制取低碳烯烃技术(DMTO)项目曾摘取了2014年度国家技术发明奖一等奖。DMTO主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段。回答下列问题:
(1)煤的气化。用化学方程式表示煤的气化的主要反应_______
(2)煤的液化。下表中某些反应是煤的液化过程中的反应:
热化学方程式平衡常数
500℃700℃
I.2.00.2
II.1.02.3
III.K34.6

①反应I的平衡常数表达式K1=_______
②b_______0(填“>”“<”或“=”),c与a、b之间的定量关系为_______
③K3=_______,若反应Ⅲ是在500℃、容积为2L的密闭容器中进行的,测得某一时刻体系内的物质的量分别为6mol、2mol、10mol、10mol,则此时CH3OH的生成速率_______(填“>”“<”或“=”)CH3OH的消耗速率。
④对于反应III,在一容积不变的密闭容器中,下列措施可增加甲醇产率的是_______
A.升高温度                              B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.使用合适的催化剂                 D.充入He,使体系总压强增大
(3)烯烃化阶段。图1是某工厂烯烃化阶段产物中乙烯、丙烯的选择性与温度、压强之间的关系(选择性:指生成某物质的百分比。图中I、II表示乙烯,III表示丙烯)。

①为尽可能的获得乙烯,控制的生产条件为_______
②一定温度下某密闭容器中存在反应:。在压强为P1时产物水的物质的量与时间的关系如图2所示,若t0时刻测得甲醇的体积分数为10%,此时甲醇乙烯化的转化率为_______(保留三位有效数字)。

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【推荐1】甲醇是重要的化工原料。
I.用二氧化碳和氢气合成甲醇:
(1)已知:(a、b均为正数),则表示燃烧热的热化学方程式为:_______
(2)若在体积为的恒容密闭容器中充入模拟工业合成甲醇的反应:,二氧化碳的转化率和温度的关系如下图所示。

①下列能说明该反应达到平衡状态的是_______
A.混合气体平均相对分子质量不变
B.混合气体密度不变
C.容器内压强恒定不变
D.反应速率满足以下关系:
②计算T=200℃时,该反应的化学平衡常数K=_______(计算结果保留一位小数)。
II.以甲醇为主要原料,电化学合成碳酸二甲酯【】的工作原理如下图所示。离子交换膜a为_______(填“阳膜”、“阴膜”),阴极的电极反应式为_______
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工业生产甲醇的常用方法是:   
(1)已知:   
   
的反应热_______
(2)不同的催化剂有着不同的催化活性,也有不同最佳反应温度。研究者向恒压密闭装置中通入混合气体[混合比例],生成甲醇时空收率随温度的变化曲线,如图所示:
已知:时空收率表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率

①甲醇的时空收率为什么整体上出现“抛物线”形状_______
②选择催化剂最佳配比_______、最佳反应温度_______
③使用1活性催化剂时,若反应温度由169℃升高到223℃,尝试计算反应速率之比_______。223℃时氢气的平均反应速率_______
(3)①工业上利用甲醇蒸汽重整法制备氢气。该法中的一个主要反应为,此反应能自发进行的原因是_______
②在稀硫酸介质中,甲醇燃料电池负极发生的电极反应式为_______
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【推荐3】随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。
(1)处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol­-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为___________
(2)全钒氧化还原液流电池,是目前发展势头强劲的优秀绿色环保储能电池。其电池总反应为:V3++VO2++H2OVO2+ 2H+V2+
充电过程中,H+_____迁移(填“阴极区”或“阳极区”)。充电时阴极反应式为_________
(3)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g);△H<0。
该反应的化学平衡常数表达式为K=_______________
   
若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,反应过程中各物质的浓度变化如上图所示。若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将__________移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。
20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如上图所示的变化,则改变的条件可能是_____(填序号)。
①加入催化剂  ②降低温度  ③缩小容器体积  ④增加CO2的量
(4)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常温下将SO2转化为SO42-而实现SO2的处理(总反应为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4)。已知,含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时,其中一个反应的离子方程式为4Fe2+ + O2+ 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O,则另一反应的离子方程式为________________
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