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 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:196 题号:15243385
以氢气、一氧化碳为主要组分的合成气是一种重要的化工原料,可以合成二甲醚、甲醇等许多重要的化工产品。回答下列问题:
(1)已知反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l) H1=-2.8kJ·mol-1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H2=-122.5kJ·mol-1
1mol液态水全部蒸发为气态水吸收44.0kJ的能量,则以气态CO和气态H2为原料制备气态CH3OCH3和水蒸气的热化学方程式是___
(2)在一温度恒定的密闭容器中通入一定量的CO和H2,在催化剂作用下转化为CH3OCH3(g),当CO与H2的投料比为____时,混合气体CH3OCH3的体积分数最大;为了提高CH3OCH3的平衡产率,不改变温度,可以采取的措施有____(答出一条即可)。
(3)改用不同的催化剂可以利用合成气制备甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OCH3(g) H<0,v=kx(CO)·x2(H2),v=kx(CH3OCH3),k、k分别为正逆反应速率常数,x为物质的量分数。
①该反应在某条件下达到平衡后,降低温度,k___(填“增大”或“减小,下同),k___,且k的变化程度___(填“大于”“小于”“等于”)k变化的程度。
②在实验室模拟工业合成甲醇的反应,在一恒压密闭容器内充入1mol CO、2mol H2和1mol He(代替合成气中的杂质,不参与反应),测得压强为pMPa,加入合适催化剂后在恒温条件下开始反应,测得容器的体积变化如表:
反应时间/min0102030405060
容器体积/L43.53.23.02.92.82.8
则氢气的平衡转化率为___,该温度下的平衡常数Kp____(MPa)-2(Kp为以分压表示的平衡常数,请用含p的式子表示)。
(4)利用二氧化碳和甲烷经催化重整,可以制得合成气:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),按一定体积比加入甲烷和二氧化碳,在恒容条件下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图所示。则下列叙述正确的是___
A.该反应H>0
B.此反应的优选温度为1000℃
C.在恒压条件下进行该反应,产率将更高
D.催化剂的使用可以降低反应的活化能,从而使平衡产率提高

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【推荐1】尽管NOx、SO2、CO都是有毒气体,但是它们在生产、医学领域中都有重要应用。合理利用或转化CO、NOx等污染性气体是人们共同关注的课题。回答下列问题:
(1)已知:
①CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H=-41.0kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+180.0kJ·mol-1
③H2(g)+O2(g)=H2O(g) H=-241.8kJ·mol-1
CO和NO按一定比例混合,在适当催化剂作用下可生成无毒气体实现安全排放,该反应的热化学方程式为_______
(2)研究发现CO和水蒸气在双功能催化剂(能吸附不同粒子)作用发生反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H<0,反应变化过程示意图如下:

下列说法正确的是_______(填序号)
A.过程I和过程II碳氧键均没有断裂
B.过程III既有氢氧键断裂,也有氢氧键生成
C.使用催化剂可降低水煤气变换反应的H
D.使用催化剂可提高CO的平衡转化率
(3)直接电解吸收NOx制备硝酸。用稀硝酸吸收NOx生成HNO2,再将吸收液导入电解槽电解,使之转化为硝酸。电解装置如下图所示。图中a极的电极反应式为_______,若b极放出的气体可直接排放到空气中,b电极反应式为_______

(4)利用NaClO2/H2O2酸性复合吸收剂可同时对 NO、SO2进行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在温度一定时,n(H2O2)/n(NaClO2)、溶液 pH对脱硫脱硝的影响如下图所示:

从图 a 和图 b 中可知脱硫脱硝最佳条件是_______。图b中 SO2的去除率随 pH 的增大而增大,而 NO 的去除率在 pH>5.5 时反而减小,请解释 NO 去除率减小的可能原因是_______
2021-12-04更新 | 116次组卷
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【推荐2】资源化利用是解决资源和能源短缺、减少碳排放的一种途径。
I.制甲醇。以作催化剂,可使在温和的条件下转化为甲醇,经历如下过程:
i.催化剂活化:(无活性)(有活性)
ii.在活化后的催化剂表面可逆的发生反应①,其反应历程如图1。
同时伴随反应②:   

(1)反应①中每生成放热49.3kJ,写出其热化学方程式__________
(2)混合气体以不同的流速通过反应器,气体流速与转化率、选择性的关系如图2。
已知:选择性(生成所消耗的的量)(发生转化的的量)选择性随流速增大而升高的原因____________________
同时,流速加快可减少产物中的积累,减少反应__________(用化学方程式表示)的发生,减少催化剂的失活,提高甲醇选择性。
(3)对于以上制甲醇的过程,以下描述正确的是__________
A.碳的杂化方式发生了改变B.反应中经历了键的形成和断裂
C.加压可以提高的平衡转化率D.升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性

II.甲醇燃料电池(DMFC)示意图如图。电极A、B均浸泡于稀硫酸中。可在聚合物电解质自由移动,其余微粒均无法通过聚合物电解质。

(4)①电极A上发生的电极反应为__________
②X口、Y口两处硫酸溶液的浓度关系为__________(填“>”、“=”或“<”),原因是__________
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【推荐3】甲醇是重要的有机化工原料,目前世界甲醇年产量超过2.1×107吨,在能源紧张的今天,甲醇的需求也在增大。甲醇的合成方法是:
(i)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H=-90.1 kJ·mol-1
(ii)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ∆H=-566.0 kJ·mol-1
(iii)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ∆H=-572.0 kJ·mol-1
若混合气体中有二氧化碳存在时,还发生下列反应:
(iv)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H=+41.1 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ∆H=_____kJ·mol-1
(2)在恒温恒容的密闭容器中发生反应(i),各物质的浓度如表:
c(CO)c(H2)c(CH3OH)
00.81.60
20.6x0.2
40.30.60.5
60.30.60.5

①x=_______
②前2min内H2的平均反应速率v(H2)=______。该温度下,反应(i)的平衡常数K=_____(保留2位有效数字)。
③反应进行到第2min时,改变了反应条件,改变的这个条件可能是______(填字母)。
a.使用催化剂        b.降低温度        c.增加H2的浓度
(3)图中是温度、压强与反应(i)中CO转化率的关系。

p1p2p3的大小关系为________
②实际生产往往采用300~400℃和10 MPa的条件,其原因是_______
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