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:0.4 引用次数:266 题号:15975736
二甲醚又称甲醚,是一种十分重要的化工原料,在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。一定条件下,利用合成气(CO、H2)合成二甲醚,其中主要包括以下三个相互联系的反应:
i.合成气合成甲醇:CO(g) +2H2 (g) CH3OH(g);
ii.甲醇脱水生成二甲醚:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+ H2O(g);
iii.水煤气变换反应:CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)。
请回答下列问题:
(1)已知相关物质变化的焓变如图1所示,写出CO直接加氢合成二甲醚的热化学方程式: _______

(2)有研究者在催化剂(CuO/ZnO/Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由CO和H2直接制备二甲醚,结果如图2所示,其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_______

(3)实验室模拟上述合成过程,在1 L恒容密闭容器中充入6 mol CO和6 mol H2,连续发生以上i、ii、iii反应,2 h后达到平衡,测得混合体系中各组分浓度如下表:
物质H2CH3OHH2OCO2
物质的量浓度/(mol·L-1)l.440. 780. 120.84
①平衡后,整个过程中CO的转化率为_______;v(CH3OCH3)=_______mol· L-1· h-1
②反应ii的K=_______(保留两位小数)。
(4)合成气可做燃料电池的燃料。一种熔融盐燃料电池的工作原理如图所示,电极A上H2参与的电极反应为 _______,假设催化炉产生的CO与H2的物质的量之比为2:1,电极A处产生的CO2有部分参与循环利用,其利用率为_______

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(1)25℃、下,由最稳定单质生成纯化合物的焓变称为该化合物的标准摩尔生成焓,用符号表示。
已知:①
②金刚石的燃烧热
_______
(2)在一定条件下转化为的反应如下
主反应:
副反应:       
时,在2L恒容密闭容器中充入,发生上述反应。
已知起始时压强为后达到平衡,实验测得平衡时数据如下:
转化率(%)物质的量()压强()
H2CO2CO
x40y0.1

a.______________(用含的表达式表示)
b.用的浓度变化表示主反应内的平均速率_______
c.时,主反应的平衡常数K=_______
②在恒压、的起始量一定的条件下,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。其中:的选择性

a.温度高于300℃,的平衡转化率随温度升高而上升的原因是_______
b.220℃时,在催化剂作用下反应一段时间后,测得的选择性为图中A点数据。不改变反应时间和温度,一定能提高选择性的措施有_______(写出两种方法)。
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(1)工业上催化重整是目前大规模制取合成气(CO和H2混合气称为合成气)的重要方法,其原理为:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应生成的热化学方程式是___________________
(2)将1 mol 和1 mol 加入恒温恒压的密闭容器中(温度298K、压强100kPa),发生反应Ⅰ,不考虑反应Ⅱ的发生,该反应中,正反应速率,p为分压(分压=总压×物质的量分数),若该条件下,当分解20%时,__________kPa∙s-1
(3)将在一定条件下反应可制得合成气,在1 L密闭容器中通入,使其物质的量浓度均为,在一定条件下发生反应:,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示:

①压强由小到大的关系为_________
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作),如果,求x点的平衡常数________________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
③下列措施中能使平衡正向移动的是___________(填字母)。
a.升高温度
b.增大压强
c.保持温度、压强不变,充入He
d.恒温、恒容,再充入1 mol 和1 mol
(4)科学家还研究了其他转化温室气体的方法,利用图所示装置可以将转化为气体燃料CO(电解质溶液为稀硫酸),该装置工作时,M为_________极(填“正”或“负”),导线中通过2 mol电子后,假定体积不变M极电解质溶液的pH__________(填“增大”、“减小”或“不变”),N极电解质溶液变化的质量__________g。
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【推荐3】乙烯是重要的有机合成原料。由乙烷制备乙烯主要涉及如下反应。
反应i(主反应):2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) H1=-230kJ•mol-1
反应ii(副反应):2C2H6(g)+5O2(g)4CO(g)+6H2O(g) H2=-2456kJ•mol-1
回答下列问题:
(1)反应C2H4(g)+2O2(g)2CO(g)+2H2O(g)的H3=______
(2)利用电解池原理,在活性固体氧化物(可产生活性O2-)电解槽中电解乙烷可以制取乙烯,写出生成乙烯的电极反应式:______。活性Fe2O3是常用的一种固体氧化物,检验活性Fe2O3中的铁元素可以选用的试剂为______(填字母)。
A.稀硫酸 B.KMnO4溶液          C.KSCN溶液             D.氯水
(3)一定条件下,向密闭容器中充入物质的量之比为2∶1的C2H6和O2发生反应i和ii。恒压条件下(总压强为pkPa)反应达到平衡时,C2H6的转化率为20%,CO的选择性为40%[CO的选择性=×100%],则平衡时O2的转化率为______,反应i的平衡常数Kp=______(Kp为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数,列出计算式即可)。
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