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 > 影响化学反应速率的因素 > 影响化学反应速率的外因 > 催化剂对化学反应速率的影响
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:115 题号:16932781
利用CO2可合成烷烃、烯烃、醇等系列重要化工原料。制备甲烷CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-252.9 kJ·mol-1。回答下列有关问题:
(1)该反应的ΔG(ΔG=ΔH-TΔS)与温度的关系如图所示。

①要使该反应能顺利发生,理论上温度不高于_______
②在恒温、恒容容器中进行该反应,下列不能说明反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A.CO2和H2的转化率之比不再变化
B.混合气体的平均摩尔质量不再变化
C.容器内的压强不再变化
D.v=4v
(2)选择合适催化剂,在密闭容器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4充入反应物,反应结果如图所示。

①若N点压强为1 MPa,则平衡常数Kp(N)=_______,P点与N点的平衡常数K(P)_______(填“>”“<”或“=”)K(N)。
②若无催化剂,N点平衡转化率是否可能降至R点?说明理由。答:_______
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实验序号实验温度/K参加反应的物质溶液颜色褪至无色时所需时间/s
酸性溶液溶液
V/mLc/mol/LV/mLc/mol/LV/mL
A29320.0240.14t1
BT120.0230.1V18
C31320.02V20.15t2
(1)其中V1=___________,T1=___________,通过实验___________(填A、B、C序号)可探究出温度变化对化学反应速率的影响。
(2)利用实验B中数据计算,用的浓度变化表示的反应速率为v()=___________
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i.   
ii.   
则反应   _______
(2)某温度下,投入2L恒容容器中发生反应ii,该反应的速率方程为为速率常数且只与温度有关,x为物质的量分数。
①反应1min时,测得容器中CH3OH(g)为0.32g,则0~1min内_______
②达到平衡时,升高温度,均增大,增大倍数较大的是_______,由此请总结当温度改变时,正、逆反应活化能()的大小与变化程度的关系_______
③利用计算机模拟,合成反应历程如图所示(*表示被催化剂吸附的物种)。

该历程中最大活化能_______eV,下列叙述正确的是_______(填标号)。
A.过程中形成了O-H
B.任何分子均可发生有效碰撞
C.一般情况下,不同催化剂下最大活化能不同
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(1)在催化剂作用下,将甲烷部分氧化制备合成气(CO和H2)的反应为CH4(g)+O2(g) =CO(g)+2H2(g)。
①已知:25℃,101 kPa,由稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该化合物的标准摩尔生成焓。化学反应的反应热ΔH=生成物的标准摩尔生成焓总和反应物的标准摩尔生成焓总和。相关数据如下表:
物质CH4O2COH2
标准摩尔生成焓/kJ∙mol-1-74.80-110.50
由此计算CH4(g)+O2(g) =CO(g)+2H2(g)的∆H=___kJ·mol-1
②催化剂能显著提高上述反应的速率,但不能改变下列中的_____(填标号)。
a.反应的活化能b.活化分子百分数c.化学平衡常数d.反应热(ΔH)
③T℃,向VL密闭容器中充入1 mol CH4和0.5 mol O2,在催化作用下发生上述反应,达到平衡时CO的物质的量为0.9 mol,CH4的平衡转化率为___;平衡常数K=____(mol·L-1)1.5(列出计式即可)。
④欲提高甲烷的平衡转化率,可采取的两条措施是____
(2)甲烷和二氧化碳催化重整制备合成气的反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH>0。我国学者通过计算机模拟对该反应进行理论研究,提出在Pt-Ni合金或Sn-Ni合金催化下,以甲烷逐级脱氢开始反应。脱氢阶段的反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面,吸附过程产生的能量称为吸附能)。

①该历程中最大能垒(活化能)E=____eV·mol-1;两种催化剂比较,脱氢反应阶段催化效果更好的是____合金。
②对于CH4*=C*+4H*,其它条件相同,Sn-Ni合金催化下的ΔE=6.357 eV·mol-1,Pt-Ni合金催化下的ΔE=-1.132 eV·mol-1,两者不相等的原因是_______
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