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 > 化学平衡 > 化学平衡的移动及其影响因素
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:98 题号:18810313

阿根廷科学家MasVeronica等人利用Ni(Ⅱ)Al(Ⅲ)层状复合催化剂进行了乙醇水蒸气重整制氢的研究。其主要反应为

反应I.C2H5OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g) H1=+173.3kJ/mol S=+362.7J/(K•mol)

反应Ⅱ.C2H5OH(g)+H2O(g)=2CO(g)+4H2(g) H2=+255.7kJ/mol

若在恒容密闭容器中发生上述反应。


(1)反应I在常温下______(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)对上述恒容密闭容器中的体系,下列说法正确的是______
A.增大H2O(g)的浓度,有利于提高C2H5OH平衡转化率
B.一定温度下,增大C2H5OH的浓度可以提高C2H5OH的平衡转化率
C.若气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应体系已达平衡
D.升高温度可以使反应I、Ⅱ的正反应速率加快,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
(3)研究发现,在压强为P0Pa,平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。CO的选择性=×100%。

   

①图中曲线表示平衡时H2产率随温度变化的曲线是______

②在密闭容器中,以投料比n(C2H5OH):n(H2O)=3:8通入混合气体,此时C2H5OH的转化率为66.67%,求交点M坐标为(500℃,50%)时反应Ⅱ的平衡常数Kp=______(只需列出计算表达式,不必化简。已知Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,即将K表达式中的平衡浓度用平衡分压代替)

③一定能提高CO选择性的关键因素是______

④请分析说明曲线②随温度变化的原因______


(4)对乙醇水蒸气重整制氢反应I进行反应机理分析如下,“*”表示催化剂表面的活性中心,请补充完成基元反应iii。

i.C2H6O(g)+(*)→C2H6O*

ii.C2H6O*+(*)→CH4O*+CH2*

ⅲ.______

iv.CH2*+2H2O(g)→CO2(g)+3H2(g)+(*)

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【推荐1】在反应原理部分,我们经常以H2和I2的反应为例来研究化学反应速率和平衡。
(1)在2L的容器中充入H2、I2各1mol,对于反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),在323K和343K时H2的转化率随时间变化的结果如图所示。

①323K时反应的平衡转化率=__________%。平衡常数K=____________(保留2位小数)。
②在343K时,要提高I2转化率,可采取的措施是____ ( 答出两条);要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有___ ( 答出两条)。
③比较a、b处反应速率大小:v(a)____v(b)(填 “大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=kx(H2)x(I2),v=kx2(HI),k、 k分别为正、逆反应速率常数[k(323)=5,k(343)=7],x为物质的量分数,计算b处v=________mol/(L ∙ min)(保留1位小数)。
(2)对于反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)提出如下反应历程
第一步:I2I+I(快速平衡)
第二步:H2+2I→2HI (慢反应)
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。 下列表述正确的是______ ( 填字母序号)。
a.v(第一步的逆反应)<v(第二步的逆反应)
b.反应的中间产物只有I
c.第二步反应活化能较低
d.第二步中H2与I的碰撞仅部分有效
(3)已知反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的能量变化如图所示,则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_______kJ。
2020-09-10更新 | 57次组卷
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【推荐2】“地沟油”泛指生活中产生的、不宜继续食用的油脂。地沟油经脱胶、洗涤、脱色等预处理,用来制备脂肪酸钠(RCOONa),在消除危害的同时,还可用于处理含Cu2+的废水。
已知:2RCOO-+Cu2+(RCOO)2Cu
(1)可利用活性炭对地沟油进行脱色处理,这利用了活性炭的____________性。
(2)取30 mL三油酸甘油酯在不同条件下水解,实验结果如下表所示。
序号试剂温度时间水解率
a20 mL3 mol/L H2SO495℃3小时52.1%
b20 mL 6 mol/LNaOH 70℃1.597.7%
①实验a中,三油酸甘油酯水解的产物是____________(填物质名称)。
②对比实验a、b可以得到的结论有____________(写出2条)。
(3)将预处理后的地沟油水解,用水解所得液体去除Cu2+的实验过程如下图所示。

①RCOONa属于____________(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
②实验表明,硫酸酸化后液体的pH会影响Cu2+的去除率。实验测得,pH=5时Cu2+的去除率低于pH=7时的,其原因为____________
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【推荐3】氢能是一种清洁能源,按照生产过程中的碳排放情况分为灰氢、蓝氢和绿氢。
(1)甲烷水蒸气催化重整制得蓝氢:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH>0。
①为提高CH4的平衡转化率,降低其在混合物中百分含量,可采取的措施有_______
②下图中,X 为投料比,φ 为CH4的平衡转化率,其它条件不变,φ 随 X 的变化趋势曲线为_______

③某条件下,若 CH4(g)、H2O(g)初始浓度均为 0.2mol/L,CH4的平衡转化率φ=25%,K=_______
(2)热化学硫碘循环分解水制得绿氢,全程零碳排放。反应如下:
反应i:SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g) ∆H1=-82kJ·mol−1
反应ii:2H2SO4(l)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) ∆H2=+544kJ·mol−1
反应iii:……
反应ⅰ~iii循环实现分解水:2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ∆H=+484kJ·mol−1
①写出反应i 中K的表达式_______
②写出反应iii的热化学方程式_______
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