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 > 化学平衡 > 化学反应条件的控制及优化
题型:填空题 难度:0.4 引用次数:172 题号:13693231
设丙烷和氢气都是理想气体。由石墨和氢气合成丙烷的反应如下:3C(石墨)+4H2C3H8(g),丙烷在298K时的生成焓和熵值分别为-103.85kJ·mol-1和270.02J·K-1·mol-1,石墨和氢气的熵值分别为5.74J·K-1·mol-1和130.68J·K-1·mol-1
(1)在298K时,该反应能否自发进行____?求298K时上述反应的平衡常数____
(2)若在298K及101.325kPa下反应,计算平衡时气相混合物中丙烷的摩尔分数_______
(3)若希望丙烷在平衡时气相混合物中的摩尔分数达到0.95,298K时需要加多大的压力____
(4)对有些反应,如水煤气变换反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2O(g),加压并不能提高产率,但为什么在实际生产过程中需要加压_______

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【推荐1】甲烷是一种理想的洁净燃料,利用甲烷与水反应制备氢气,因原料廉价,具有推广价值。该反应为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)     △H>0
①若800℃时,反应的化学平衡常数K=l.0,某时刻测得该温度下密闭容器中各物质的物质的量浓度如下表。
CH4H2OCOH2
3.0 mol·L-18.5 mol·L-1 2.0 mol·L-12.0 mol·L-1

(1)则此时正、逆反应速率的关系是__________ 。(填“>”“<”“=”)
②为了探究温度、压强对上述化学反应速率的影响,某同学设计了以下三组对比实验(温度为360℃或480℃、压强为101 kPa或303 kPa,其余实验条件见下表)。
实验序号温度/℃压强/kPaCH4初始浓度/mol·L-1H2O初始浓度/ mol·L-1
1360P2.006.80
2t1012.006.80
33601012.006.80

(2)表中t=_________,P=_________;设计实验2、3的目的是______________
实验l、2、3中反应的化学平衡常数的大小关系是_________(用K1、K2、K3表示)
(3)—定温度下,在容积2L且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物, 一段时间后达到平衡。
容器
反应物投入量1molCH4、 1molH2OamolCH4、 amolH2O、
b molCO、 c molH2

经测定甲容器经过5min达到平衡,平衡后甲中气体的压强为开始的1.2倍,甲容器中该反应在5min内的平均速率v(H2)=__________,若要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则b的取值范围为__________________
2017-10-16更新 | 375次组卷
填空题 | 较难 (0.4)
【推荐2】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,在CO2中通入H2,二者可发生以下两个平行反应:
反应Ⅰ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)          ΔH1=-53.7 kJ·mol-1 
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)            ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
某实验室控制一定的CO2和H2初始投料比,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据(其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比):
反应序号T/K催化剂CO2转化率/%甲醇选择性/%
543Cu/ZnO纳米棒12.342.3
543Cu/ZnO纳米片10.972.7
553Cu/ZnO纳米棒15.339.1
553Cu/ZnO纳米片12.071.6

(1)CO2的电子式是_____________
(2)反应Ⅰ的平衡常数表达式是K=______。 
(3)对比①和③可发现:同样催化剂条件下,温度升高,CO2转化率升高, 而甲醇的选择性却降低,请解释甲醇选择性降低的可能原因_______________
对比①、②可发现,在同样温度下,采用Cu/ZnO纳米片使CO2转化率降低, 而甲醇的选择性却提高,请解释甲醇的选择性提高的可能原因____________
(4)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有____。 
a.使用Cu/ZnO纳米棒做催化剂
b.使用Cu/ZnO纳米片做催化剂
c.降低反应温度
d.投料比不变,增加反应物的浓度
e.增大CO2和H2的初始投料比
2018-01-24更新 | 327次组卷
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【推荐3】有机物催化脱氢制备氢气和化工原料是当前石化工业研究的重要课题之一、
(1)以甲烷、水蒸气为原料进行催化重整是制氢的常见方法之一,过程可能涉及反应:
CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H1=+206.2 kJ∙mol−1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=−41.1 kJ∙mol−1
CH4(g)=C(g)+2H2(g) △H3=+74.8 kJ∙mol−1
①反应C(g)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H4=___________kJ·mol-1
②向原料中添加正硅酸锂Li4SiO4作为CO2的吸附剂,除产生氢气外还生成两种盐,写出该反应的方程式___________
(2)甲基环己烷催化脱氢(+3H2)是石油工业制氢常见方法,以Ni−Cu为催化剂,固定反应温度为650K,以氮气为载气,在不同载气流速情况下,甲基环己烷脱氢转化率如图1所示,b点转化率能与a点保持相当的原因是___________

(3)以H2O、CaBr2、Fe3O4为原料进行气固相反应可以实现水的分解制得氢气,其反应原理如图2所示。反应“①”中生成3molHBr,生成氢气的物质的量为_______,从原料到O2的生成过程可描述为_______
2021-12-14更新 | 982次组卷
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