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:0.15 引用次数:497 题号:18755421
研究的转化可实现碳的循环利用。在反应器内在催化剂作用下可发生如下反应:
Ⅰ.       
Ⅱ.       
(1)反应I的历程如图1所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。

下列说法不正确的是            
A.该反应的,能低温自发
B.该历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为
C.催化剂可以降低反应活化能和反应热,但对反应物的转化率无影响
D.最后一步是(g)、(g)从催化剂表面的解吸过程,
(2)若反应Ⅱ的正、逆反应速率分别表示为分别为正、逆反应速率常数,c为物质的量浓度。,如图2中有表示反应Ⅱ的正、逆反应速率常数随温度T变化的图像,若A、B、C、D点的纵坐标分别为,则温度时反应Ⅱ的化学平衡常数K=____________

(3)一定条件下使混合气体通过反应器,同时发生反应Ⅰ、Ⅱ,检测反应器出口气体的成分及其含量,计算的转化率和的选择性以评价催化剂的性能。
①220℃时,测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比,则该温度下转化率=____________。(结果保留1位小数)
②其它条件相同时,反应温度对的转化率和的选择性的影响如图所示:

由图可知,的转化率实验值低于其平衡值,而选择性的实验值却略高于其平衡值,请说明理由。__________
(4)恒压下,以物质的量比1:3投料合成甲醇(不考虑反应II),在有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出。请在图中画出无分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化曲线_________

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【推荐1】二甲醚是重要的有机合成原料:工业上常用合成气(主要成分为)制备二甲醚,其主要反应如下:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
(1)已知时,由稳定态单质生成化合物的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓。几种物质的标准摩尔生成焓如下表所示,据此计算___________
物质
0.0
(2)已知随温度变化的三种趋势如下图中线条所示。能用来表示反应ⅰ的线条是___________(填线条字母)。

(3)在催化剂的作用下发生反应ⅰ,其可能反应机理如下图所示。

①根据元素电负性的变化规律,图中反应步骤Ⅲ可描述为___________
②在合成甲醇过程中,需要不断分离出甲醇的原因为___________(填选项字母)。
a.有利于平衡正向移动b.防止催化剂中毒c.提高正反应速率
(4)一定温度下,在体积为的刚性容器中充入制备二甲醚,时达到平衡,平衡时的转化率为80%,,且
内,___________
②反应ⅲ的平衡常数___________(保留三位有效数字)。
(5)实际工业生产中,需要在260℃、压强恒为的反应釜中进行上述反应。初始时向反应釜中加入,为确保反应的连续性,需向反应釜中以、进气流量持续通入原料,同时控制出气流量。
①需控制出气流量小于进气流量的原因为___________
②已知出气流量为,单位时间内的转化率为60%,则流出气体中的百分含量为___________
2023-03-09更新 | 941次组卷
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【推荐2】2023年12月具有完全知识产权、全球首套己内酰胺的绿色生产线正式在中国石化岳阳巴陵石化子公司投产。其生产流程如下:

中国石化己内酰胺绿色生产技术路线示意图
(1)已知:①   

   

   

则:   ___________kJ/mol。

Ⅰ.气相法(苯汽化再和氢气加成)先生成环己烷,是我国从国外引进的生产技术路线。其主要反应为:

(2)若在某恒温体系的刚性反应釜中起始时通入的苯和的物质的量之比为1∶4,初始压强为5MPa的条件下,达平衡时,苯的转化率为20%,环己烷的选择性达90%,则反应②的___________。(填写计算式)
Ⅱ.苯选择加氢制环己烯是实现环己酮绿色合成新途径的关键,从热力学的角度来看极为不利,可选择更高效的催化剂,加快环己烯从催化剂的表面脱附,从而提高环己烯的选择性。采用的新型催化剂为:Ru-Zn纳米粒子@BZSS碱式复盐,通过调控BZSS滞水膜厚度进一步提高了环己烯选择性,使用该催化剂使苯的转化率达到70%以上,环己烯的选择性达到80%。已知:苯在水中的溶解度大于环己烯在水中的溶解度,新型负载型催化剂具有亲水性。
(3)请解释Ru-Zn纳米粒子@BZSS碱式复盐能提高环己烯选择性的原因(请从溶解性的角度解释):___________
Ⅲ.中国石化环己酮氨肟化技术以微米级空心TS-1分子筛原粉为催化剂,并成功开发浆态床/膜分离组合新工艺,从而实现微米级催化剂的分离与连续循环使用。该环节中用蒽醌法生产过氧化氢的反应进程如下:

已知:的分解温度为60℃,AQ的沸点377℃,AHQ的沸点390℃。
(4)有关该反应过程,说法不正确的是___________(填标号)。
A.从AQ到AHQ的反应中,发生变化的碳原子的杂化类型由
B.由THAHQ制备的反应方程式为
C.在AHQ的氧化过程中,生成的和有机物AQ、AHQ的分离方法为蒸馏
D.我国采用的浆态蒽醌氢化法,使用更高效的Pd基细颗粒催化剂,有利于提高催化的效率

(5)已知环己烯与羧酸发生加成反应的机理如下:

烯烃分子在酸性条件下易形成碳正离子。杂多酸离子杂化体(8S3SIH)是催化环己烯与羧酸反应的催化剂,其加成结果如下:
8S3SiIH催化的环烯烃与羧酸加成酯化反应结果
序号羧酸环烯烃温度/℃产物产率/%
1HCOOH

95

90
2

110

82
3

120

62
4

130

51
5HCOOH

95

93
从表格中得出,环己烯与不同羧酸加成,其中与HCOOH反应的产率最高,最有可能的原因是___________(从分子结构的角度解释)。而环己烯与环戊烯相比,在同样的催化剂条件下,相同温度下,环戊烯加成的产率更高的原因可能是___________
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(1)已知合成气制乙烯的热化学方程式为:2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g) ΔH = –231 kJ/mol
已知相关化学键的键能如下表所示,则表中的x=___________
化学键C≡OHHHOC=CCH
键能/ KJ•mol-1x436465615413
(2)新型Fe基复合催化剂高效抑制CO2生成,实现水煤气直接制取烯烃,原理如图所示。下列说法正确的是
A.该方法主要利用了催化剂改变反应活化能
B.水煤气制取乙烯的反应中有极性键、非极性键的断裂和生成
C.CO2分子和与乙烯分子空间构型相同
D.与传统方法相比,该方法中反应的焓变小,产率高
(3)在容积为1 L的密闭容器中以2∶1充入H2和 CO,在一定条件下发生反应:2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g) ΔH = –231 kJ/mol,CO的平衡转化率与温度的关系如图所示。

比较:P1___________P2,M点的正反应速率___________N点的逆反应速率。(填“>”“<”或“=”)
(4)某温度下,往体积为1 L的刚性容器中加入1 mol CO、2mol H2,在催化剂的作用下发生如下两个反应:
Ⅰ. 2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g);
Ⅱ. 3CO(g)+6H2(g) C3H6(g)+3H2O(g)
达到平衡时C2H4的体积分数为,CO的转化率为80%,则C2H4的选择性为___________。()。反应Ⅰ的平衡常数K=___________
(5)在常压、450℃、H2∶CO为2∶1的条件下,反应空速对CO转化率和乙烯选择性的影响如下图所示。已知:反应空速是指一定条件下,单位时间单位体积催化剂处理的气体量。

分析随着反应空速的增加,乙烯的选择性先升高后降低的原因是___________
(6)在常压、H2:CO为2:1的条件下,经过相同反应时间(未达平衡)测得如下实验数据:
T(℃)催化剂CO转化率(%)乙烯选择性(%)
450Fe-Mo-cat23.546.3
450Fe基复合催化剂33.826.8
450碳纳米管限域催化43.558.2
表中数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO转化为乙烯的选择性有显著的影响,其原因是______
2022-01-14更新 | 626次组卷
共计 平均难度:一般