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 > 根据△H=生成物的总能量之和-反应物的总能量之和进行计算
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:229 题号:18583098
为实现“碳达峰”、“碳中和”目标,可将CO2催化加氢制甲醇。该反应体系中涉及以下两个主要反应:
反应I:             H1<0
反应II:             H2>0
(1)已知101kPa和298K时一些物质的标准摩尔生成热(在101kPa和一定温度下,由最稳定单质生成1mol纯物质的热效应,称为该物质的标准摩尔生成热)数据如表所示:
物质H2(g)CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)

0

-393.5

-201

-241.8
则反应I的_______
(2)在密闭容器中上述反应混合体系建立平衡后,下列说法正确的是_______。
A.增大压强,CO的浓度一定保持不变
B.降低温度,反应II的逆反应速率增大,正反应速率减小
C.增大 CH3OH的浓度,反应II的平衡向正反应方向移动
D.恒温恒压下充入气,反应I的平衡向逆反应方向移动
(3)向容器中加入1mol CO2、1mol H2,维持压强100kpa发生反应,CO2和H2的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。

①曲线_______(填“L1”或“L2”)表示CO2的平衡转化率。
②温度高于T2K后曲线L2随温度升高而降低的原因为_______
③T1K下反应达到平衡时,H2O(g)的物质的量为_______mol,反应I的标准平衡常数_______(保留1位小数)。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应:,其中为各组分的平衡分压)。
(4)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料,装置如图:

①铜电极上产生CH4的电极反应式为_______
②5.6L(标准状况下) CO2通入铜电极,若只生成CO和CH4,此时铜极区溶液增重5.4g,则生成CO和CH4的体积比为_______

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方法一:捕集合成
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)相关物质相对能量大小如图所示,则=___________,升高温度,___________(填“增大”或“减小”)。

(2)起始物,时,反应在不同条件下达到平衡,240℃时甲烷的物质的量分数与压强p的变化关系、与温度T的变化关系如图所示,图中A、B两点对应的速率:___________(填“大于”、“小于”或“等于”);若C点的分压相同,则=___________

方法二:催化加氢制甲醇。
为原料合成涉及的反应如下:
i.
ii.
iii.
(3)一定温度和催化剂条件下,(已知不参与反应)在总压强为的密闭容器中进行上述反应,平衡时的转化率、的选择性随温度的变化曲线如图所示。

①图中曲线b表示物质___________(填“”、“”或“”)的变化。
②某温度下,反应达到平衡,测得容器中的体积分数为12.5%。此时用的分压表示0~t1时间内的反应速率=___________;设此时,该温度下反应ii的平衡常数___________。(用含a的代数式表示)。【已知:分压=总压×该组分的物质的量分数;对于反应,x为物质的量分数】
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Ⅰ.氮氧化物的处理对建设生态文明具有重要的意义,如何消除NO成为当前研究的主要课题之一、某研究小组将和一定量的充入密闭容器中,在催化剂表面发生反应:   时,相关物质的相对能量如图所示。
   
(1)反应的___________;该反应自发进行的条件为___________(填“高温”、“低温”或“任意条件”)
(2)已知该反应的(为速率常数,与温度、催化剂有关)若平衡后升高温度,则___________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
Ⅱ.“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。苯乙烯是生产塑料与合成橡胶的重要原料。常压下,乙苯和经催化剂吸附后能发生如下反应:
(g) (g)   
控制投料比[]分别为,并在催化剂作用下发生反应,乙苯平衡转化率与反应温度的关系如图所示:
   
(3)乙苯平衡转化率相同时,投料比越高,对应的反应温度越___________(填“高”或“低”)。
(4)时,反应经达到图中点所示状态,若初始时乙苯的物质的量为,则(苯乙烯)___________
(5)时,向恒容密闭容器中加入过量和一定量乙苯,初始和平衡时容器内压强分别为,则平衡时该反应的___________(以含有的代数式表示)。
已知:a.混合气体中某组分的分压等于总压与该气体物质的量分数之积;以平衡分压代替平衡浓度进行计算,可得反应的平衡常数;b.   
Ⅲ.可用氢气和二氧化碳在催化剂作用下合成甲醇:
(6)恒压下,的起始物质的量之比为时,该反应甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示。甲醇的产率点高于点的原因为___________
   (分子筛膜能选择性分离)
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(1)已知CO2和H2在一定条件下能发生反应,反应物与生成物的能量与活化能的关系如图所示,该反应的ΔH=_______kJ/mol(用含Ea1和Ea2的代数式表示)。
   
(2)恒温恒容条件下,为了提高反应中CO2的平衡转化率,可采取的措施为_______(任写一项)。下列不能说明该反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A.v(CO2)=v(H2)
B.HCOOH的体积分数不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.c(CO2):c(H2):c(HCOOH)=1:1:1
(3)已知25℃时,大气中的CO2溶于水存在以下过程:
①CO2(g)CO2(aq) ②CO2(aq)+H2O(l) H+(aq)+(aq)       K
溶液中CO2的浓度与其在大气中的分压(分压=总压×物质的量分数)成正比,比例系数为ymol•L-1•kPa-1。当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+的浓度为_______mol•L-1(忽略和水的电离)。
(4)CO2在Cu-ZnO催化下同时发生如下反应I、II,是解决温室效应和能源短缺的重要手段。
I.CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)
II.CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
保持温度T时,在体积不变的密闭容器中,充入一定量的CO2及H2,起始及达平衡时容器内各气体物质的量如表所示:
CO2(g)H2(g)CH3OH(g)CO(g)H2O(g)
起始/mol0.50.9000
平衡/moln0.3
已知起始时容器内的压强为p0kPa,达平衡时容器内总压强为pkPa。
若反应I、II均达平衡时,p0=1.4 p,则表中n=_______;反应I的平衡常数Kp=_______(用含p的式子表示)。
(5)光催化还原法能实现CO2甲烷化,其可能的反应机理如图所示,g-C3N4为催化剂,在紫外光照射下,VB端光产生带正电荷的空穴(h+),形成光生电子一空穴对,与所吸附的物质发生氧化还原反应。

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②催化剂的催化效率和CH4的生成速率随温度的变化关系如图所示。300~400℃之间,CH4生成速率加快的原因是_______
   
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