甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法,其反应机理如下:
反应I:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a2ef8fcd9363d83af68f7aac818a8a20.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6fbb5d519f981a09188dc18a765e8c43.png)
反应Ⅱ:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/97d979f2b91ea403c50df259bcdc1d23.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7e3396e9e066adc1d6e03779938058a9.png)
请回答下列问题:
(1)在催化剂作用下,反应I可通过如图1所示的反应历程实现催化重整,则![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/14d7083610c69e55d959b9b8678e8543.png)
___________
。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/18/83a318cb-510e-4ea1-a460-3aa1e4f62d32.png?resizew=408)
(2)将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应,使用催化剂R,测得相同条件下,甲醇的转化率
与CO的物质的量分数
变化如图2所示。反应Ⅱ为___________ 反应(填“吸热”或“放热”),选择催化剂R的作用为___________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/18/c8d96742-6e4c-4bb0-b440-95b47e7b5018.png?resizew=314)
(3)将1mol甲醇气体和1.3mol水蒸气混合充入2L恒容密闭容器中,控制反应温度为300℃、起始压强为2.5MPa下进行反应。平衡时容器中
,甲醇的转化率为___________ ,则反应I的平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3ed32214c012559bd9dc1f48aca0d9d7.png)
___________
(列出计算式即可)。
(4)相同反应条件下,测得相同时间内甲醇水蒸气重整反应各组分的含量与反应温度关系曲线图如下,下列说法中正确的是___________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/18/d25bd268-afae-44d1-8c57-2c0566d3f990.png?resizew=355)
a.升温对反应I的化学反应速率影响更大
b.该条件下催化剂活性温度高于270℃
c.催化剂的选择应考虑提高生成
的选择性
d.250℃时,
不小于1.3
反应I:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a2ef8fcd9363d83af68f7aac818a8a20.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6fbb5d519f981a09188dc18a765e8c43.png)
反应Ⅱ:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/97d979f2b91ea403c50df259bcdc1d23.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7e3396e9e066adc1d6e03779938058a9.png)
请回答下列问题:
(1)在催化剂作用下,反应I可通过如图1所示的反应历程实现催化重整,则
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/14d7083610c69e55d959b9b8678e8543.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/361f59abc7521c880d24d7eb47015b61.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/18/83a318cb-510e-4ea1-a460-3aa1e4f62d32.png?resizew=408)
(2)将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应,使用催化剂R,测得相同条件下,甲醇的转化率
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/83715d740df0f054f5f773991be719ee.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0d926a3fc1d22fe16784fcd94a20efc5.png)
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(3)将1mol甲醇气体和1.3mol水蒸气混合充入2L恒容密闭容器中,控制反应温度为300℃、起始压强为2.5MPa下进行反应。平衡时容器中
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/521db0c133af6d70abc187b3a63007b3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3ed32214c012559bd9dc1f48aca0d9d7.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/470583048b2533ec1e4490d6384c293c.png)
(4)相同反应条件下,测得相同时间内甲醇水蒸气重整反应各组分的含量与反应温度关系曲线图如下,下列说法中正确的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/4/18/d25bd268-afae-44d1-8c57-2c0566d3f990.png?resizew=355)
a.升温对反应I的化学反应速率影响更大
b.该条件下催化剂活性温度高于270℃
c.催化剂的选择应考虑提高生成
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e71c86dcd9a9e9b09bbbb65b9d313435.png)
d.250℃时,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/83208a416cf23d095093f157aa76bf22.png)
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更新时间:2023-04-14 11:02:55
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【推荐1】烟气(主要污染物SO2、NOx)是大气主要污染物,有效去除大气中的SO2、NOx是环境保护的重要课题。
(1) 用天然碱生产小苏打的母液(主要溶质为碳酸钠)吸收烟气中SO2的相关反应的热化学方程式如下:
2Na2CO3(aq)+SO2(g)+H2O(l)===Na2SO3(aq)+2NaHCO3(aq)ΔH=a kJ·mol-1
2NaHCO3(aq)+SO2(g)===Na2SO3(aq)+2CO2(g)+H2O(l)ΔH=b kJ·mol-1
Na2SO3(aq)+SO2(g)+H2O(l)===2NaHSO3(aq)ΔH=c kJ·mol-1
反应Na2CO3(aq)+SO2(g)===Na2SO3(aq)+CO2(g)的ΔH=________ kJ·mol-1。
(2) 用碳酸钠溶液吸收NO2的过程会产生NaNO2和NaNO3,写出相关化学反应方程式:__________________________________________________ 。
(3) 工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染,模拟工艺如图所示,写出电解时铁电极发生的电极反应式:__________________________ 。随后,铁电极附近有无色气体产生,写出有关反应的离子方程式:__________________________________________ 。
(4) 工业上以钛基氧化物涂层材料为阳极、碳纳米管修饰的石墨为阴极,电解硝酸钠和硫酸钠混合溶液,可使NO3-变为NH4+。电极(电催化剂)所处的环境对其催化活性和选择性均起到重要作用。
①其他条件不变,向其中一份电解液中投加一定量NaCl,去除NH4+的效果明显提高,溶液中氮元素含量显著降低。可能原因是______________________________________________ 。
②其他条件不变,只改变溶液的pH,NO3-去除率如图所示,pH升高时,去除率________ ,可能原因是______________________________________ 。
(1) 用天然碱生产小苏打的母液(主要溶质为碳酸钠)吸收烟气中SO2的相关反应的热化学方程式如下:
2Na2CO3(aq)+SO2(g)+H2O(l)===Na2SO3(aq)+2NaHCO3(aq)ΔH=a kJ·mol-1
2NaHCO3(aq)+SO2(g)===Na2SO3(aq)+2CO2(g)+H2O(l)ΔH=b kJ·mol-1
Na2SO3(aq)+SO2(g)+H2O(l)===2NaHSO3(aq)ΔH=c kJ·mol-1
反应Na2CO3(aq)+SO2(g)===Na2SO3(aq)+CO2(g)的ΔH=
(2) 用碳酸钠溶液吸收NO2的过程会产生NaNO2和NaNO3,写出相关化学反应方程式:
(3) 工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染,模拟工艺如图所示,写出电解时铁电极发生的电极反应式:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/5/31/a632bac9-ba61-4864-a20a-db62ee876895.png?resizew=234)
(4) 工业上以钛基氧化物涂层材料为阳极、碳纳米管修饰的石墨为阴极,电解硝酸钠和硫酸钠混合溶液,可使NO3-变为NH4+。电极(电催化剂)所处的环境对其催化活性和选择性均起到重要作用。
①其他条件不变,向其中一份电解液中投加一定量NaCl,去除NH4+的效果明显提高,溶液中氮元素含量显著降低。可能原因是
②其他条件不变,只改变溶液的pH,NO3-去除率如图所示,pH升高时,去除率
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/2/15/2141182839373824/2142598086549504/STEM/aedba2493f0043efb3f4b788df2057ea.png?resizew=217)
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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解题方法
【推荐2】甲烷是重要的资源,通过一系列过程可实现由甲烷到氢气的转化。
Ⅰ.500℃时,CH4与H2O重整主要发生下列反应:
反应1:CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.1kJ/mol
反应2:CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g)
(1)恒温恒容下,不能证明反应体系已达平衡的是_________
(2)已知:CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) ΔH=-178.8kJ/mol,向重整反应体系中加入适量多孔CaO,其优点是___________ 。
(3)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O,若只发生反应1,CH4的平衡转化率按不同投料x(x=
)随温度的变化曲线如图1所示。下列说法不正确的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/16/00d32fc0-09eb-48a0-8eb1-eab1711bfbdc.png?resizew=201)
Ⅱ.CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为
反应a:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+246.5kJ/mol K1
反应b:H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ/mol K2
反应c:2CO(g)=CO2(g)+C(s) ΔH=-172.5kJ/mol K3
(4)在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g),可减少C(s)的生成,反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=___________ ,K=___________ (用K1、K2或K3表示)
(5)将1molCH4与1molCO2在2L密闭容器中反应制取CO和H2时,若只发生反应a和反应b,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图2所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/16/68da784d-32e4-48bb-8020-a40ce62a30a0.png?resizew=251)
①请列出923K时反应a的化学平衡常数K的计算式(不用计算结果):K=___________ 。
②CH4还原能力R可衡量CO2转化效率,(R=
),同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比),从平衡移动的角度分析,随着温度升高,R值逐渐减小直至近似等于1的原因是___________ 。
Ⅰ.500℃时,CH4与H2O重整主要发生下列反应:
反应1:CH4(g)+H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
反应2:CO(g)+H2O(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e98feedde5546db26eb490641ba3a817.png)
(1)恒温恒容下,不能证明反应体系已达平衡的是_________
A.体系的气体平均相对分子质量不变 |
B.1molH2O消耗的同时有3molH2消耗 |
C.体系的压强不再变化 |
D.CO与H2的物质的量之比不再改变 |
(2)已知:CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) ΔH=-178.8kJ/mol,向重整反应体系中加入适量多孔CaO,其优点是
(3)向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O,若只发生反应1,CH4的平衡转化率按不同投料x(x=
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e4c100eb6fdcb328c06dcc6ab569f537.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/16/00d32fc0-09eb-48a0-8eb1-eab1711bfbdc.png?resizew=201)
A.x1>x2 |
B.点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kb=Kc |
C.反应速率:vb正<vc正 |
D.反应温度为T1,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态 |
Ⅱ.CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为
反应a:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+246.5kJ/mol K1
反应b:H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ/mol K2
反应c:2CO(g)=CO2(g)+C(s) ΔH=-172.5kJ/mol K3
(4)在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g),可减少C(s)的生成,反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=
(5)将1molCH4与1molCO2在2L密闭容器中反应制取CO和H2时,若只发生反应a和反应b,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图2所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/16/68da784d-32e4-48bb-8020-a40ce62a30a0.png?resizew=251)
①请列出923K时反应a的化学平衡常数K的计算式(不用计算结果):K=
②CH4还原能力R可衡量CO2转化效率,(R=
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/66bfd76616d91d0eb8c1d2f7bcb71968.png)
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐3】Ⅰ.我国科学家利用CO2矿化反应释放能量设计出CO2矿化电池。不仅减碳发电,还能获得高附加值产品,其工作原理如图所示(Q是有机物;反应物和产物分别经过其它通道进入或排出电池容器)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/3/2/2927408562298880/2928254867603456/STEM/160ac38e-eeab-4034-83e6-2df6e501182a.png?resizew=345)
(1)通过离子交换膜的离子是___ ,正极区的电极反应式为:Q+2CO2+2H2O+2Na++2e—=2NaHCO3+QH2,在电极区溶液中可循环利用的物质是___ ,则电池的总反应方程式为____ 。
Ⅱ.以CO2为原料加氢合成二甲醚、甲醇有利于促进实现“碳中和”。在二氧化碳加氢制取二甲醚的合成塔中发生以下3个反应:
i.CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H=—49.01kJ·mol-1
ii.2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=—24.52kJ·mol-1
iii.CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H=+41.17kJ·mol-1
(2)2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)的△H=___ kJ·mol-1。
(3)在压强3.0MPa、
=4条件下,CO2的平衡转化率和产物的选择性与温度的关系如图所示(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)。
①当温度超过290℃,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___ 。除改变温度外,能提高二甲醚选择性的措施为____ (写一种即可)。
②根据图中的数据计算300℃上述反应达到平衡时CH3OCH3的物质的量分数为____ (保留三位有效数字)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/3/2/2927408562298880/2928254867603456/STEM/f6461399-8a82-4cf9-88d1-fc96448b8f18.png?resizew=291)
(4)在
=3时,反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇物质的量分数为x(CH3OH),在t=250℃下的x(CH3OH)~P、在P=5×105Pa下的x(CH3OH)~t如图所示。当CO2的平衡转化率为
时,反应条件可能为____ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/3/2/2927408562298880/2928254867603456/STEM/160ac38e-eeab-4034-83e6-2df6e501182a.png?resizew=345)
(1)通过离子交换膜的离子是
Ⅱ.以CO2为原料加氢合成二甲醚、甲醇有利于促进实现“碳中和”。在二氧化碳加氢制取二甲醚的合成塔中发生以下3个反应:
i.CO2(g)+3H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
ii.2CH3OH(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
iii.CO2(g)+H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
(2)2CO2(g)+6H2(g)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
(3)在压强3.0MPa、
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3c6623b2015c223c5d7ca447766a23b5.png)
①当温度超过290℃,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
②根据图中的数据计算300℃上述反应达到平衡时CH3OCH3的物质的量分数为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/3/2/2927408562298880/2928254867603456/STEM/f6461399-8a82-4cf9-88d1-fc96448b8f18.png?resizew=291)
(4)在
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3c6623b2015c223c5d7ca447766a23b5.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d30bd52fbc729100498b5300daf60350.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3f1dd362f843e640ce551ad1787c9873.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/3/2/2927408562298880/2928254867603456/STEM/345584ba-e4a1-4cc4-a581-330182f1dfb8.png?resizew=333)
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】能源短缺是全球面临的问题,用
来生产燃料甲醇可缓解能源危机。反应原理为
。回答下列问题:
(1)已知某些化学键的键能数据如下表所示。则该反应的![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a9bd5ee2be851888a2f9a34eb2ed75e4.png)
___________
。
(2)向恒容恒温密闭容器中充入一定量的
和
发生上述反应,图中过程Ⅰ、Ⅱ是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中
的转化率[
]随时间(t)的变化曲线。![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c175ae491f8aab736e87cd0c7653fd1e.png)
___________ (填“>”或“<”)
。
②活化能:过程Ⅱ___________ (填“>”或“<”)过程Ⅰ。
③过程Ⅰ,
时刻改变的反应条件可能是___________ (任写一种)。
(3)在起始物
时,上述反应在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为
,在T=250℃下的
~p、在
下的
~T如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/326276f15395fb6697f1502b9a1ae5e6.png)
___________
②图中对应等压过程的曲线是___________ 。
③当
时,
的平衡转化率![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9251dff989f7d60db751b73033dee269.png)
___________ (保留一位小数)。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ec982f34160569eb0c523b383188f310.png)
(1)已知某些化学键的键能数据如下表所示。则该反应的
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a9bd5ee2be851888a2f9a34eb2ed75e4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b2a6bc4b5ef80a57a78c144749392c.png)
化学键 | C-H | H-H | C-O | C=O | H-O |
键能/(![]() | 413.4 | 436.0 | 351.0 | 745.0 | 462.8 |
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b965da982ffb1c164a39a635251bd62e.png)
②活化能:过程Ⅱ
③过程Ⅰ,
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5cd84a8f95166367063218ee03ffd5a7.png)
(3)在起始物
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/05f51c6e612e4409d5c421121966ea29.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0efae09ee0f7c5b0b62db40ad377f71d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0efae09ee0f7c5b0b62db40ad377f71d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/761f9bcf67eb248724ca80e7b961899d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0efae09ee0f7c5b0b62db40ad377f71d.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/16/401e46c7-71fa-40f4-a846-a2500ecd3e7d.png?resizew=253)
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/326276f15395fb6697f1502b9a1ae5e6.png)
②图中对应等压过程的曲线是
③当
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b02419ae5bd95221e48ed0c12f18c925.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9251dff989f7d60db751b73033dee269.png)
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解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐2】我国煤炭资源丰富。以煤炭为原料可生产甲醇、二甲醚、丙烯等重要化工产品。
(1)煤的气化:
,反应能自发进行的条件是___________ (填“高温”、“低温”或“任意温度)。
(2)制备甲醇:用CO合成甲醇(
)的化学方程式为
。
①在一定条件下将2mol CO和6mol
充入2L的密闭容器中发生该反应,5min后测得
,则此段时间的反应速率(用
表示)为_____
。
②该投料时,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图。下列说法错误的是_____ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/5/eec143f9-ec27-4e69-a9ec-3146264fa212.png?resizew=206)
A.平均摩尔质量:M(a)>M(b)>M(d)>M(c) B.正反应速率:v(b)>v(d)
C.温度:
D.平衡常数:K(a)<K(b)=K(d)<K(c)
③若容器容积不变,可以使CO转化率增大的措施是_____ 。(任写两种)
(3)制备丙烯:气化产生的CO、
转化为二甲醚后,再转化为丙烯。主要反应为:
Ⅰ.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/15fcb898e81b86f48903a7cdf4c808b2.png)
Ⅱ.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e31f98fe3256e5c7d9bffdb21e9c0032.png)
一定温度下,在体积为VL的密闭容器中投入2mol
发生反应,初始总压为
,平衡时测定
、
的物质的量分数
与温度(T)的关系如图
。
则温度为
时,容器内总压强为_______ ,此时反应Ⅱ的分压平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/326276f15395fb6697f1502b9a1ae5e6.png)
___________ 。(分压p=气体总压
×物质的量分数)
(4)制备乙醛:在
K、
kPa下,等物质的量的CO与
混合气体发生如下反应:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/aed4c4cd2cc23df5f3115582a4599e07.png)
,反应速率
,
、
分别为正、逆向反应速率常数,p为气体的分压。分压平衡常数
,则CO的转化率为20%时,![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b2d15a210464afdc7e0770b13ea2ee3a.png)
___________ 。
(1)煤的气化:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e6ec4933ba8182151519829c0011fb98.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/dbcd9ea267ed6c1e04e0eb3fcd913a6e.png)
(2)制备甲醇:用CO合成甲醇(
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d4d1f1e78b8ee320c79a71d3308b8db0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6e93a62c38a0c9c910e0cb08af44e843.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c523e50f790218235eae777f95a8a724.png)
①在一定条件下将2mol CO和6mol
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5ca796deb2eb3815e5af419ff8846f52.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5547f6339f968a7af10c5c0c781308a9.png)
②该投料时,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图。下列说法错误的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/5/eec143f9-ec27-4e69-a9ec-3146264fa212.png?resizew=206)
A.平均摩尔质量:M(a)>M(b)>M(d)>M(c) B.正反应速率:v(b)>v(d)
C.温度:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a8720452935d6a3bf6e50302e5b50114.png)
③若容器容积不变,可以使CO转化率增大的措施是
(3)制备丙烯:气化产生的CO、
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
Ⅰ.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/15fcb898e81b86f48903a7cdf4c808b2.png)
Ⅱ.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e31f98fe3256e5c7d9bffdb21e9c0032.png)
一定温度下,在体积为VL的密闭容器中投入2mol
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ae8957816dcba4d350e21dcdfafa8c62.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3606c4a853a6a34cb7f33bea81b15a1f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d4e6553c72b887ca38fa8b1381a128f9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ccab67a736385c61a9c8bc5f0f97c100.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6581916f5a65edfea257c804efee007e.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/5/3b49c538-fe86-4f7a-874e-9023c0fc994d.png?resizew=202)
则温度为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4e9a724b59c890095baa5cb73e267c44.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/326276f15395fb6697f1502b9a1ae5e6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c2911b5df158e4d9ebc46b70e00f1892.png)
(4)制备乙醛:在
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9275bd8ce17fcc4a786510b008414ab0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/122fd38dfb688173507ba028b1639414.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/eff19349a80467d65564cc2953f0c978.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/aed4c4cd2cc23df5f3115582a4599e07.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c10a14983f0d9a703fc3abcee6b8b906.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/586a7b8dbe9f1c531bfa9a92b90253b8.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6115766fdc93e803b2e4ef6612bb238e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4f0168c0b10d9d09d7e7651c79b2cd16.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f9986500d2e238944e5aae98fc018a32.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b2d15a210464afdc7e0770b13ea2ee3a.png)
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解答题-原理综合题
|
较难
(0.4)
解题方法
【推荐3】乙醇是一种重要的化工原料,在生活、生产中的应用广泛。
(1)工业上利用二甲醚合成乙醇
反应①:CH3OCH3(g) + CO(g)
CH3COOCH3(g) △H1
反应②:CH3COOCH3(g) + 2H2(g)
CH3OH(g) + C2H5OH(g) △H2
一定压强下,温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率影响如图所示,则△H1
_____________ 0(填“>”或“<”,下同)、△H2_____________ 0。温度对平衡体系中乙酸甲酯的含量和乙醇含量的影响如图所示。在300 K~600 K范围内,乙酸甲酯的百分含量逐渐增加,乙醇的百分含量逐渐减小的原因是_____________ 。
(2)乙醇加入汽油(平均分子式为C8H18)中能改善油品质量,减少对环境的影响。
①乙醇汽油可提高燃油的燃烧效率,减少CO等不完全燃烧产物的生成。相同条件下,等物质的量的乙醇与汽油完全燃烧消耗氧气之比为_____________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/5/31/1698701867802624/1699002329808896/STEM/9a2d589918d2481c9e7877379a91c608.png?resizew=240)
②NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag−ZSM−5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如右图所示。若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为_____________ ;在
=1的条件下,应控制的最佳温度在_____________ 左右。写出此条件下发生反应的化学方程式:_____________ 。
(3)某乙醇燃料电池采用质子(H+)溶剂,在200℃左右供电的电池总反应为C2H5OH+3O2
2CO2+3H2O。该电池负极的电极反应式为_____________ 。
(1)工业上利用二甲醚合成乙醇
反应①:CH3OCH3(g) + CO(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/5/31/1698701867802624/1699002329808896/STEM/b88d7fce1d8647f3b9cf60075a0495a3.png?resizew=35)
反应②:CH3COOCH3(g) + 2H2(g)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/5/31/1698701867802624/1699002329808896/STEM/b88d7fce1d8647f3b9cf60075a0495a3.png?resizew=35)
一定压强下,温度对二甲醚和乙酸甲酯平衡转化率影响如图所示,则△H1
(2)乙醇加入汽油(平均分子式为C8H18)中能改善油品质量,减少对环境的影响。
①乙醇汽油可提高燃油的燃烧效率,减少CO等不完全燃烧产物的生成。相同条件下,等物质的量的乙醇与汽油完全燃烧消耗氧气之比为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/5/31/1698701867802624/1699002329808896/STEM/9a2d589918d2481c9e7877379a91c608.png?resizew=240)
②NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag−ZSM−5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如右图所示。若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e252202a78aa7fa179bca7c5a726b9d5.png)
(3)某乙醇燃料电池采用质子(H+)溶剂,在200℃左右供电的电池总反应为C2H5OH+3O2
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2017/5/31/1698701867802624/1699002329808896/STEM/c0c6e75ab2c04dae994b840440e9317d.png?resizew=39)
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【推荐1】
可作大型船舶的绿色燃料,可由CO或
制备。工业上用
催化加氢制备
的原理如下:
反应1:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/61127a206e8bc4be15d6fd3472a8b52e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/29f4f59c6513cdf1d982c8e1bbf37308.png)
反应2:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b1b1d40ebbc1f613d901159f2ee2f045.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1ff9abd0411844499132bc37e735b747.png)
回答下列问题:
(1)反应![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6e93a62c38a0c9c910e0cb08af44e843.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a9bd5ee2be851888a2f9a34eb2ed75e4.png)
___________
。
(2)将
和
按1∶3通入密闭容器中发生反应1和反应2,分别在1MPa、3MPa、5MPa下改变反应温度,测得
的平衡转化率
以及生成
、CO选择性(S)的变化如图(选择性为目标产物的物质的量在转化的
的总物质的量中的比率)。
随温度变化趋势的是曲线___________ (填“
”、“
”或“
”)。
②
℃时,
、
、
三条曲线接近重合的原因是___________ 。
③P点对应的反应2的平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/326276f15395fb6697f1502b9a1ae5e6.png)
___________ (保留两位有效数字)。
④T℃时,在催化剂作用下
与
反应一段时间后,测得
的选择性为40%。不改变反应时间和温度,一定能提高
选择性的措施有___________ (写出一种即可)。
⑤实际生产中,投料往往在
的基础上适当增大
用量,其目的是_____ 。
(3)利用电催化可将
同时转化为多种燃料,装置如图所示。铜电极上产生HCOOH的电极反应式为________ 。若用甲醇燃料电池为此电解池供电,生成138gHCOOH时,理论上需要消耗________ g甲醇。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d4d1f1e78b8ee320c79a71d3308b8db0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d4d1f1e78b8ee320c79a71d3308b8db0.png)
反应1:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/61127a206e8bc4be15d6fd3472a8b52e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/29f4f59c6513cdf1d982c8e1bbf37308.png)
反应2:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b1b1d40ebbc1f613d901159f2ee2f045.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1ff9abd0411844499132bc37e735b747.png)
回答下列问题:
(1)反应
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6e93a62c38a0c9c910e0cb08af44e843.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a9bd5ee2be851888a2f9a34eb2ed75e4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4b2a6bc4b5ef80a57a78c144749392c.png)
(2)将
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3785fadf6caac37a68854b533533b7e1.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d4d1f1e78b8ee320c79a71d3308b8db0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ed5fa396a9dbe426e7c3b21e223105a6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8be646cd52d7f2f1714e7542e75810f2.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/adad9633b73dfbbb3d84b4f15979e99e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/87b21b872313f7d8c5b606981f954a1e.png)
②
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8dcff9820f896950fac380d2bae97f2f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8be646cd52d7f2f1714e7542e75810f2.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/adad9633b73dfbbb3d84b4f15979e99e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/87b21b872313f7d8c5b606981f954a1e.png)
③P点对应的反应2的平衡常数
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/326276f15395fb6697f1502b9a1ae5e6.png)
④T℃时,在催化剂作用下
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7644a7769a5fa1bdab46cc0b2dee2861.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d4d1f1e78b8ee320c79a71d3308b8db0.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d4d1f1e78b8ee320c79a71d3308b8db0.png)
⑤实际生产中,投料往往在
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b50777fcbbb2e0e82679b46c75d1b66e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a4298cb837170c021b9f2cd4e674a6a3.png)
(3)利用电催化可将
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【推荐2】我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一、该重整反应体系主要涉及以下反应:
a) CH4(g)+CO2(g) ⇌ 2CO(g)+2H2(g) ∆H1
b) CO2(g)+H2(g) ⇌ CO(g)+H2O(g) ∆H2
c) CH4(g) ⇌ C(s)+2H2(g) ∆H3
d) 2CO(g) ⇌ CO2(g)+C(s) ∆H4
e) CO(g)+H2(g) ⇌ H2O(g)+C(s) ∆H5
(1)根据盖斯定律,反应a的∆H1=___________ (写出一个代数式即可)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有___________。
(3)一定条件下,CH4分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分___________ 步进行,其中,第___________ 步的正反应活化能最大。
为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。反应a、c、e的ln K
随
(温度的倒数)的变化如图2所示。
①反应a、c、e中,属于吸热反应的有___________ (填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为K
=___________ 。
(5)CO2用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:___________ 。
a) CH4(g)+CO2(g) ⇌ 2CO(g)+2H2(g) ∆H1
b) CO2(g)+H2(g) ⇌ CO(g)+H2O(g) ∆H2
c) CH4(g) ⇌ C(s)+2H2(g) ∆H3
d) 2CO(g) ⇌ CO2(g)+C(s) ∆H4
e) CO(g)+H2(g) ⇌ H2O(g)+C(s) ∆H5
(1)根据盖斯定律,反应a的∆H1=
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有___________。
A.增大CO2与CH4的浓度,反应a、b、c的正反应速率都增加 |
B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动 |
C.加入反应a的催化剂,可提高CH4的平衡转化率 |
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小 |
(3)一定条件下,CH4分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分
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①反应a、c、e中,属于吸热反应的有
②反应c的相对压力平衡常数表达式为K
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(5)CO2用途广泛,写出基于其物理性质的一种用途:
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【推荐3】目前,人们对环境保护、新能源开发很重视。
(1)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体转化为无毒气体:4CO(g)+2NO2(g)
4CO2(g)+N2(g)。恒温恒容条件下,能够说明该反应已达到平衡状态的是________
填字母代号
。
A.容器内混合气体颜色不再变化
B.容器内的压强保持不变
C.2V逆(NO2)=V正(N2)
D.容器内混合气体密度保持不变
(2)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g)△H时,反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下表所示:
①根据表中数据分析T1℃时,该反应在0~20min的平均反应速率v(CO2)________ ;计算该反应的平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/940db2e9b806d2c9dbedcf14f05b9480.png)
________ 。
②根据上表数据判断,由30min到40min时改变的条件可能是________
任写一种
。
③若30min后升高温度至T2℃,达到新平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,此时NO的转化率________
填“升高”或“降低”
,△H________
填“
”或“
”
。(3)以
与
为原料可合成化肥尿素化学式为
。已知:①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s)△H=-159.5kJ/mol②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ/mol,③H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ/mol,写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学方程式_____
(1)汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体,对汽车加装尾气净化装置,可使有毒气体转化为无毒气体:4CO(g)+2NO2(g)
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A.容器内混合气体颜色不再变化
B.容器内的压强保持不变
C.2V逆(NO2)=V正(N2)
D.容器内混合气体密度保持不变
(2)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)
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浓度/(mol![]() 时间/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.0 | 0.58 | 0.40 | 0.40 | 0.48 | 0.48 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 | 0.36 | 0.36 |
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②根据上表数据判断,由30min到40min时改变的条件可能是
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③若30min后升高温度至T2℃,达到新平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,此时NO的转化率
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