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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:154 题号:14469753
碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用,甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应:
①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.8kJ·mol-1
②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH2=+49kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
请回答下列问题:
(1)ΔH3=___________
(2)温度升高对反应②的影响是___________
(3)控制反应在温度T,压强P0KPa条件下,反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示:

①对于气相反应,用某组分B的平衡分压pB代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数(记作Kp),水煤气合成二甲醚反应的平衡常数Kp表达式为___________
②合成二甲醚的最佳氢碳比为___________。在此种氢碳比下,Kp=___________
③氢碳比越大越不利于合成二甲醚的原因:___________

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解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐1】降低空气中二氧化碳的含量是当前研究热点,将二氧化碳转化为能源是缓解环境和能源问题的方案之一,二氧化碳和氢气在一定条件下可转化为甲烷,转化过程中发生的反应如下:
反应Ⅰ(主反应):
反应Ⅱ(副反应):
(1)甲烷与二氧化碳制备合成气的反应为,该反应的___________。有利于反应Ⅰ自发进行的条件是___________(填“高温”或“低温”)。
(2)在实际化工生产过程中,下列措施能提高的转化效率的是___________
a.在一定温度下,适当增大压强
b.总体积一定时,增大反应物的体积比
c.采用双温控制,前段加热,后段冷却
d.选取高效催化剂及增大催化剂的比表面积
(3)催化加氢合成的过程中,活化的可能途径如图所示(“*”表示物质吸附在催化剂上),CO是活化的优势中间体,原因是_______

(4)在恒容条件下,按的投料比进行题干反应,平衡时和CO在含碳物质中的体积分数随温度T的变化如图所示。

①曲线①表示的含碳物质的名称为___________
②N点时反应Ⅱ的___________(以分压表示,物质的分压=总压×该物质的物质的量分数,结果保留至小数点后两位)。
(5)甲烷与二氧化碳的重整反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图所示,已知Arrhenius经验公式为(为活化能,k是温度为T时反应的速率常数,R和C都为常数),则该反应的活化能为_____(用含x1、y1、x2、y2的式子表示)。

2024-06-09更新 | 20次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
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【推荐2】氮和硫的氧化物有多种,其中SO2NOx都是大气污染物,对它们的研究有助于空气的净化。
(1)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)                  K2 ΔH2<0 (Ⅱ)
4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)     ΔH =________(用ΔH1、ΔH2表示)平衡常数K=______(用K1、K2表示)
(2)为研究不同条件对反应()的影响,在恒温条件下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO0.1 mol Cl2,10min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10minv(ClNO)=7.5×10-3mol•L-1•min-1,NO的转化率α1=_______。其他条件保持不变,若反应()在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2____α1(填“>”、“<”“=”)。
(3)汽车使用乙醇汽油可减少石油的消耗,并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。NO2尾气常用NaOH溶液吸收,生成NaNO3 NaNO2已知常温下NO2-的水解常数Kh=2×10-11 mol•L-1常温下某NaNO2HNO2混合溶液的pH=5,则混合溶液中c(NO2-)c(HNO2)的比值为_________
(4)利用右图所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。阳极的电极反应式为_______________。在碱性条件下,用阴极排出的溶液吸收NO2,使其转化为无害气体N2,同时有SO42-生成。该应的离子方程式为___________________

(5)某研究性学习小组欲探究SO2能否与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。查阅资料得知常温下BaSO3Ksp=5.48×10-7,饱和亚硫酸中c(SO32-) =6.3×10-8 mol•L-1。将0.1 mol •L-1BaCl2溶液滴入饱和亚硫酸中,_____(填”、“不能)生成BaSO3沉淀,原因是_______________________________(写出推断过程)。
2018-01-27更新 | 510次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐3】二氧化碳的资源化利用是化学研究的重要课题。我国科研人员利用直接电解装置将二氧化碳转化成液态甲酸,然后将甲酸通过合适的催化剂进行选择性制氢,获得清洁能源。
(1)甲酸选择性制氢反应为HCOOH(g)=CO2(g)+H2O(g) ∆H,相关物质的燃烧热及汽化热数据如下表所示:
物质HCOOH(l)H2(g)物质HCOOH(l)
燃烧热△H(kJ·mol-1)—254.4—295.8汽化热△H(kJ·mol-1)+15.2
H=___________
(2)我国科学家在选择性制包反应催化机理研究中取得了新进展,首次将多相纳米钉催化剂用于纯甲酸选择性制氛反应。该反应的一种反应机理如图所示,路线①→②→③代表主反应的反应过程,路线①→②’→③’代表副反应的反应过程。

该过程中发生副反应的化学方程式为___________。经过研究分析改变的浓度对选择性制氢反应总反应速率影响最大,则选择性制氢反应的三步反应中,活化能最大的反应是___________(填“①”②"或“③)。
(3)下图表示中酸选择性制氢反应过程中,在2.5 MPa、5 MPa和10 MPa压强下甲酸的转化率随温度变化的平衡曲线。则副反应为___________(填“放热”或吸热”)反应。反应在D点对应的压强=___________,判断的依据是___________

(4)在543K下,将1 molHCOOH蒸气充入刚性容器中,在催化剂作用下进行选择性制氢反应:HCOOH(g)=CO2(g)+H2(g),该过程中同时有副反应发生。达到平衡时,体系总压强为p kPa。测得实验数据如下:
T/KHCOOH转化率/%H2选择性/%

543

75

60

已知: H2的选择性是指发生反应的HCOOH中转化为H2的HCOOH所占的百分比。则CO的分压P(CO)数值为___________,选择性制氢反应的平衡常数Kp=___________。(书写计算式)
2021-03-04更新 | 220次组卷
共计 平均难度:一般