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:0.4 引用次数:607 题号:18676585
二甲醚()是一种重要的化工原料,可以通过制备得到。制备方法和涉及反应如下:
方法a:“二步法”制二甲醚
I:
Ⅱ:
方法b:“一步法”制二甲醚
Ⅲ:
两种方法都伴随副反应:
Ⅳ:
请回答:
(1)反应I自发进行的条件是______________________
(2)在一定温度下,向的恒容密闭容器中通入和利用方法a制备二甲醚。测得的平衡转化率为30%,,反应I的平衡常数为___________(用含a、b的式子表示,只需列出计算式)。
(3)恒压条件下,在密闭容器中利用方法b制备二甲醚。按照投料,的平衡转化率和的选择性随温度变化如图1所示。

(的选择性的选择性)
①下列说法正确的是___________
A.当反应达到平衡时,
B.曲线①表示二甲醚的选择性
C.温度越低越有利于工业生产二甲醚
D.工业上引入双功能催化剂是为了降低反应Ⅲ的
②在的范围内,的平衡转化率先降低后升高的原因:___________
(4)有学者研究反应Ⅱ机理,利用磷酸硅铝分子筛催化甲醇制二甲醚,其中简化的分子筛模型与反应过渡态结构模型如图所示,下列说法正确的是___________。(已知:磷酸硅铝分子筛中有酸性位点可以将甲醇质子化,题中的分子筛用“”符号表示)
A.制得的磷酸硅铝分子筛的孔径越大催化效率越高
B.该反应机理:[]
C.改变分子筛组分比例适当提高其酸性,有利加快反应速率
D.温度越高,有利于水蒸气脱离分子筛,反应速率越快

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【推荐1】五氧化二碘是一种重要的工业试剂,常温下为白色针状结晶,可用于除去空气中的一氧化碳。回答下列问题:
(1)已知:2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s) △H1=-75.6 kJ/mol Ⅰ
I2O5(s)+5CO(g) 5CO2(g)+I2(s) △H2=-1377.2 kJ/mol Ⅱ
则表示CO燃烧热的热化学方程式为___________
(2)结合反应Ⅰ和反应Ⅱ分析,在CO转化为CO2的反应中所起的作用是___________
(3)10℃时,某恒容密闭容器中充有足量的I2O5,向该容器中充入CO发生反应Ⅱ,平衡时CO2与充入CO的物质的量关系如图1所示。若降低温度,θ值___________(填“增大”“减小”或“不变”,下同);压缩容器体积,θ值___________

(4)20℃时向装有足量I2O5的2L恒容密闭容器中充入2mol CO,反应达到平衡后固体质量减小8 g。
①该温度下反应的平衡常数K=___________(可用分数表示)。
②图2是CO的平衡转化率随CO2的移出率[×100%]关系。则图中a=___________,b=___________

③由M点变为N点耗时5min,则该段时间内的平均反应速率v(CO)=___________
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【推荐2】“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体,CO2的综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。
(1)研究表明CO2和H2在催化剂存在下可发生反应生成CH3OH。已知部分反应的热化学方程式如下:CH3OH(g)+O2(g)= CO2(g)+2H2O(g)△H1=akJ•mol-,H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H2,则CO2(g)+3H2(g)= CH3OH(g)+2H2O(l)△H=___kJ•mol-
(2)CO2催化加氢也能合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g) =C2H4(g)+4H2O(g),不同温度下 平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示,曲线c表示的物质为____(填化学式)。


(3)CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。
反应A: CO2(g)+3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g)
反应B: CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
控制CO2和H2初始投料比为1 : 3时,温度对C02平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图所示。


①由图可知温度升高CO的产率上升,其主要原因可能是________
②由图可知获取CH3OH最适宜的温度是____________。下列措施不能提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的有______(填字母)。
A.使用催化剂 B.增大体系压强 C.增大C02和出的初始投料比
(4)在催化剂表面通过施加电压可将溶解在酸性溶液中的二氧化碳直接转化为乙醇,则生成 乙醇的电极反应式为_________
(5)由CO2制取C的太阳能工艺如图所示。“热分解系统”发生的反应为2Fe3O46FeO+O2↑。每分解1mol Fe3O4转移电子的物质的量为______;“重整系统”发生反应的化学方程式为_______

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【推荐3】CO2加氢可转化为高附加值的CO、CH3OH、CH4等C1产物。CO2加氢过程,主要发生的三个竞争反应为:
反应Ⅰ: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H= -49 kJ ·mol-1
反应Ⅱ: CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H=-165.0 kJ ·mol-l
反应Ⅲ: CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H=+41.18 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)①由CO、H2合成甲醇的热化学方程式为_______
②某催化剂催化CO2加氢制甲醇的反应历程如下图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示,Ea表示活化能,单位为eV。CH3O*转化为甲醇的化学方程式为_______

③在某催化剂作用下,CO2和H2除发生反应Ⅰ外,还发生反应Ⅲ。维持压强不变,按固定初始投料比将CO2和H2按一定流速通过该催化剂,经过相同时间测得实验数据:
T(K)CO2实际转化率(%)甲醇选择性(%)
54312.342.3
55315.339.1

注:甲醇的选择性是指发生反应的CO2中转化为甲醇的百分比。
表中数据说明,升高温度,CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低,其原因是_______
(2)科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。在反应器中按n(H2):n(CO2)=3:1通入H2和CO2,分别在0.1MPa和1MPa下进行反应。试验中温度对平衡组成C1 (CO2、CO、CH4)中的CO和CH4的影响如图所示(该反应条件下甲醇产量极低,因此忽略“反应Ⅰ”)。

①1MPa时,表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是______________。M点平衡组成含量高于N点的原因是 _______
②当CH4和CO平衡组成为均40%时,该温度下反应Ⅲ的平衡常数Kp_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,平衡分压=总压× 物质的量分数)。
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