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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:251 题号:17797397
以CO2为原料合成甲醇可以减少CO2的排放,实现碳的循环利用。一种铜基催化剂对该反应有良好的催化效果。
I.催化反应机理
(1)乙醇胺(HOCH2CH2NH2)可用做CO2捕获剂,乙醇胺溶液能够吸收和释放CO2的原因是_____
(2)有学者提出CO2转化成甲醇的催化机理如图所示。反应的副产物有_____

II.催化剂的性能测试
一定条件下使CO2、H2混合气体通过反应器,检测反应器出口气体的成分及其含量,计算CO2的转化率和CH3OH的选择性以评价催化剂的性能。
已知:i.反应器内发生的反应有:
a.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H=-49.5kJ•mol-1
b.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H=+41.2kJ•mol-1
ii.CH3OH选择性=×100%
(3)220℃时,测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比n(CH3OH):n(CO2):n(CO)=1:7.20:0.11,则该温度下CO2转化率=_____×100%(列出计算式)。
(4)其他条件相同时,反应温度对CO2的转化率和CH3OH的选择性的影响如图所示:

①由图1可知实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是______
②温度高于260℃时,CO2平衡转化率变化的原因是_____
③由图2可知,温度相同时CH3OH选择性的实验值略高于其平衡值,从化学反应速率的角度解释原因_____

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【推荐1】氮氧化物是形成雾霾的重要原因之一,综合治理氮氧化物,还自然一片蓝天。回答下列问题:
(1)通常可采用氢气进行催化还原,消除NO造成的污染。
已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g)   H=akJ/mol;
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)   H=bkJ/mol;
③H2O(g)=H2O(l)   H=ckJ/mol
写出H2与NO反应生成N2和水蒸气的热化学方程式:___________
(2)已知Cl2可与NO作用:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)   H<0,反应的速率方程式为:v=k·c2(NO)·c(Cl2),v=k·c2(ClNO),k、k表示速率常数,与温度、活化能有关。
①升高温度,k的变化程度___________(填“大于”小于”或“等于”)k的变化程度。
②某温度条件下,向2L恒容密闭容器中加入2molNO和1molCl2,测得初始压强是平衡时压强的1.2倍。则该温度下平衡常数K=___________。若平衡时压强为p,则Kp=___________(用p表示)。
(3)工业烟气中的氮氧化物可用NH3催化还原,发生反应:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)   H<0,研究表明不同氨氮比m=条件下测得NO的残留率与温度关系如图所示。

①氨氮比m1、m2、m3由大到小的顺序是___________
②随着温度不断升高,NO的残留率趋近相同,说明温度对NO残留率的影响___________(填“大于”或“小于”)氨氮比的影响。
(4)工业烟气中的氮氧化物也可用C2H4脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2+负载量对NO去除率的影响,控制其它条件一定,实验结果如图所示。为达到最高的NO去除率,应选择的反应温度约为___________(填序号,下同),Cu2+负载量为___________

a.300℃       b.350℃       c.500℃       d.1%       e.3%       f.8%
2024-05-04更新 | 142次组卷
解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)
【推荐2】碳、氮及其化合物在化工生产和国防工业中具有广泛应用。请回答:
(1)科学家研究利用某种催化剂,成功实现将空气中的碳氧化合物和氮氧化合物转化为无毒的大气循环物质。已知:
①N2(g)+O2(g)2NO(g)       ΔH1=+180kJ·mol−1
②NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol−1
③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol−1
则反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=__kJ·mol−1,有利于提高CO平衡转化率的条件是__(填标号)。
A.高温低压        B.低温高压        C.高温高压       D.低温低压
某温度下,在体积为2L的容器中加入2molNO、2molCO,达到平衡时CO的转化率是50%,其平衡常数为__
(2)在密闭容器中充入10molCO和8molNO,发生反应,如下图为平衡时NO的体积分数与温度,压强的关系。

①由图判断,温度T1__T2(填“低于”或“高于”),理由是__?升高温度时,下列关于该反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是__填标号)。
A.K、V均增加                  B.K增加,v减小
C.K减小,V增加               D.K、V均减小
②压强为20MPa、温度为T2下,若反应进行到10min达到平衡状态,容器的体积为2L,则此时CO的转化率=__,用CO2的浓度变化表示的平均反应速率v(CO2)=__,该温度下,如图所示A、B、C对应的pA(CO2)、pB(CO2)、pC(CO2)从大到小的顺序为__
③若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大,重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的__点。
(3)用活化后的V2O5作催化剂,氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图所示。

测得该反应的平衡常数与温度的关系为1gK=5.08+217.5/T,该反应是__反应(填“吸热”或“放热”)。该反应的含氮气体浓度随温度变化如图所示,则将NO转化为N2的最佳温度为__;当温度达到700K时,发生副反应的化学方程式__
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如图甲所示,利用电化学原理设计原电池将转化为重要化工原料若A为,B为,则负极的电极反应式为______
有一种用生产甲醇燃料的方法:
已知



则表示燃烧热的热化学方程式为______
光气是一种重要的化工原料,用于农药、医药、聚酯类材料的生产,工业上通过制备。图乙为此反应的反应速率随温度变化的曲线,图丙为某次模拟实验研究过程中容器内各物质的浓度随时间变化的曲线。回答下列问题:
--6min内,反应的平均速率______
若保持温度不变,在第7min向体系中加入这三种物质各2mol,则平衡______填“向正反应方向”“逆反应方向”或“不”移动。
随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是______填“增大”“减小”或“不变”
比较第8min反应温度与第15min反应温度的高低:______填“”“”或“
2020-01-25更新 | 14次组卷
共计 平均难度:一般