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:88 题号:16689655
氢气是一种理想的二次能源,在石油化工、冶金工业、治疗疾病、航空航天等方面有着广泛的应用。以甲醇、甲酸为原料制取高纯度的H2是清洁能源的重要研究方向。回答下列问题:
(1)甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应。
主反应:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49 kJ·mol-1
副反应:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41 kJ·mol-1
①甲醇在催化剂作用下裂解可得到H2和CO,反应的热化学方程式为_______,既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是_______
②若上述副反应的活化能Ea1=w kJ·mol-1 ,则CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)的活化能Ea2=_______kJ·mol-1
③某温度下,将n(H2O)∶n(CH3OH)=1∶1的原料气分别充入密闭容器中(忽略副反应),设恒压下甲醇的平衡时转化率为α1,恒容条件下甲醇的平衡时转化率为α2,则α1_______α2(填“>”、“<”或“=”)。
(2)工业上常用 CH4与水蒸气在一定条件下来制取H2,其反应原理为:CH4(g)+ H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+203 kJ·mol-1,在容积为3 L的密闭容器中通入物质的量均为3 mol的CH4和水蒸气,在一定条件下发生上述反应,测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示。压强为p1时,在N点:v _______ v (填“>”、“<”或“=”),N点对应温度下该反应的平衡常数K=_______mol2·L-2。比较:p1_______ p2 (填“>”、“<”或“=”)。

(3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图所示。

①HCOOD催化释氢反应除生成HD外,还生成_______(填化学式)。
②研究发现:其他条件不变时,HCOOK替代一部分HCOOH,催化释氢的速率增大,根据图示反应机理解释其可能的原因是_______

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【推荐1】甲烷、甲醇()、甲醛(HCHO)等含有一个碳原子的物质称为“一碳”化合物,广泛应用于化工、医药、能源等方面,研究“一碳”化合物的化学称为“一碳”化学。
(1)已知:①     
       
根据盖斯定律,反应___________,反应能在___________(填“高温”或“低温”)自发进行。
(2)工业上合成甲醇的反应:,在一个密闭容器中,充入1molCO和发生反应,测得平衡时的体积分数与温度、压强的关系如图所示。压强___________(填“大于”或“小于”),该反应达到平衡的标志是___________(填标号)。
   
A.反应速率
B.容器内CO和物质的量之比为
C.混合气体的质量不再变化
D.混合气体的平均摩尔质量不再变化
(3)我国科学家制备了一种催化剂,实现高选择性合成。气相催化合成过程中,转化率(x)及选择性(s)随温度的变化曲线如图。据此回答:
   
①生成的最佳温度约为___________
②温度升高,转化率升高,但产物含量降低的原因:___________
(4)对于气体参与的反应如反应④[],可以用某组分的压强(Pa)变化来表示化学反应速率,在温度和体积不变的密闭容器中充入一定量的发生反应④,在10分钟内,容器的压强由xkPa升高到ykPa,则这段时间该反应的化学反应速率___________。该反应的速率方程式为表示速率常数,与温度、活化能有关。升高温度,的变化程度___________(填“大于”、或“等于”)的变化程度。
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则:(1)① 不用通入O2氧化的方法除去CO的原因是 ______________________________
②SO2(g)+2CO(g)===S(s)+2CO2(g) ΔH________
(2)工业上用一氧化碳制取氢气的反应为:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),已知420 ℃时,该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时,在2 L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60 mol,5 min末达到平衡,则此时CO的转化率为________,H2的平均生成速率为________ mol·L-1·min-1
(3)为减少雾霾、降低大气中有害气体含量, 研究机动车尾气中CO、NOx及CxHy的排放量意义重大。机动车尾气污染物的含量与空/燃比 (空气与燃油气的体积比)的变化关系示意图如图所示:

①随空/燃比增大,CO和CxHy的含量减少的原因是_____________________________
②当空/燃比达到15后,NOx减少的原因可能是____________________________________________
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【推荐3】工业上可用来生产甲醇等燃料,这一技术的应用对构建生态文明社会具有重要意义。
(1)在催化剂作用下可发生以下两个反应:
   
   
则反应_______
(2)在压强、的起始投料一定的条件下,发生反应Ⅰ、Ⅱ,实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。

已知:的选择性
①曲线表示的是_______。(填“的平衡转化率”或“的选择性”)
②温度高于280℃时,曲线N随温度升高而升高的原因是_______
③要同时提高的平衡转化率和的选择性,应选择的反应条件为_______(填标号)。
A.低温、低压        B.低温、高压        C.高温、高压        D.高温、低压
(3)在一定条件下,向体积为的恒容密闭容器中,充入,只反应Ⅰ、Ⅱ,tmin后达到平衡,转化率及和选择性如上图所示。
①Q点时,生成物质的量为_______mol。
点时,从反应开始到平衡,的反应速率_______mol·L-1·min-1
③写出点时反应的化学平衡常数_______(写计算式)。
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