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:423 题号:18874289
乙二醇是一种重要的化工原料,可用于生产聚酯纤维、防冻剂、增塑剂等。由合成气直接法制乙二醇的主要反应如下:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
(1)已知298K、101kPa下,,则_______
(2)在恒压密闭容器中充入合成气,仅考虑发生反应Ⅰ,维持10%转化率,所需反应条件(温度、压强)如表:

温度T/K

298.15

300

354.7

400

压强P/kPa

5.73

6.38

49.27

260.99

反应平衡常数K

1

____________(填“>”或“<”)0,随着温度升高所需压强增大的原因是_____________________
(3)在2L刚性容器中充入合成气,总压,温度473K,催化剂(含)下进行反应。
①测得的时空收率分别为(时空收率是指催化剂中单位质量Rh在单位时间内所获得的产物量),则用表示的反应速率为_____________
②平衡时,若体积分数相等,的分压为,则的选择性为_______,反应Ⅰ的平衡常数___________(用含x的式子表示)。(已知:的选择性;分压=总压×物质的量分数。)
(4)合成气直接法制乙二醇的反应Ⅰ、反应Ⅱ的反应历程(部分)如图1,一定条件下CO分压对选择性影响如图2所示。

   

图1(TS表示过渡态,*表示吸附在催化剂表面)
   图2
结合图1,图2,从速率角度解释CO分压增大选择性升高的原因_________________

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【推荐1】研究二氧化碳合成甲醇对实现碳中和具有重要意义,二氧化碳加氢制甲醇的过程一般含有以下三个反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)____________;____________(用含的代数式表示).
(2)反应Ⅰ在有催化剂和无催化剂作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附在催化剂表面上的物种,为过渡态):

使用催化剂的曲线是____________(填“甲”或“乙”),该催化剂可使反应历程中决速步骤的活化能降低____________,平衡转化率____________(填“增大”“减小”或“不变”).达到化学平衡后再升高温度,正反应速率____________(填“加快”或“减慢”),平衡____________(填“正向”“逆向”或“不”)移动.
(3)向恒容密闭容器中按初始进料比投入反应物,只发生反应Ⅰ和Ⅱ.在不同温度下达到平衡,体系中的选择性和的平衡转化率与温度的关系如图所示.

已知:选择性是指生成目标产物所消耗的反应物的物质的量与参与反应的反应物的物质的量之比.图中表示平衡转化率的曲线是____________(填“a”“b”或“c”),其如图变化的原因是___________________________________________
(4)一定温度下,向体积为的恒容密闭容器中通入气体和气体发生上述三个反应.达到平衡时,容器中,反应Ⅱ的平衡常数为____________(用含a、b的式子表示).
2024-03-18更新 | 202次组卷
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解题方法
【推荐2】以氧化铝为原料,通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN);通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化再利用。请回答:
(1)已知:2Al2O3(s)===4Al(g)+3O2(g)             ΔH1=3351 kJ·molˉ1
2C(s)+O2(g)===2CO(g)             ΔH2=-221 kJ·molˉ1
2Al(g)+N2(g)===2AlN(s)             ΔH3=-318 kJ·molˉ1
碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是________,该反应自发进行的条件________
(2)在常压、Ru/TiO2催化下,CO2和H2混和气体(体积比1∶4,总物质的量a mol)进行反应,测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示(选择性:转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。
反应Ⅰ       CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)             ΔH4
反应Ⅱ       CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)             ΔH5

①下列说法不正确的是________
A.ΔH 4小于零
B.温度可影响产物的选择性
C.CO2平衡转化率随温度升高先增大后减少
D.其他条件不变,将CO2和H2的初始体积比改变为1∶3,可提高CO2平衡转化率
②350℃时,反应Ⅰ在t1时刻达到平衡,平衡时容器体积为VL,该温度下反应Ⅰ的平衡常数为________(用a、V表示)
③350℃下CH4物质的量随时间的变化曲线如图3所示。画出400℃下0~t1时刻CH4物质的量随时间的变化曲线。

(3)据文献报道,CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷,生成甲烷的电极反应式是________
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【推荐3】苯酚(C6H5OH)是一种广泛使用的化工产品,但若在水体中存在超标又会导致严重的污染。
Ⅰ.现有一种在一定温度下用某分子筛催化N2O废气氧化苯制备苯酚的新方法,方程式为C6H6(g)+N2O(g)⇌C6H5OH(g)+N2(g)。
(1)已知:①6C(s,石墨)+3H2(g)⇌C6H6(g);ΔH1=+82.9kJ·mol-1
②2N2(g)+O2(g)⇌2N2O(g);ΔH2=+163.2kJ·mol-1
③12C(s,石墨)+6H2(g)+O2(g)⇌2C6H5OH(g);ΔH3=-243kJ·mol-1
则C6H6(g)+N2O(g)⇌C6H5OH(g)+N2(g);ΔH=___________
(2)以固定N2O和苯酚比例、恒定流速、O2加入量为1%的条件下,考查单因素改变反应温度时对N2O转化率和苯酚选择性的影响如图1和图2所示。

①由图1可知,在723K进行反应时,N2O的初始转化率很高,随着反应时间的延续,N2O转化率迅速降低,究其原因可能是___________
②由图2可知,在648K和673K反应时,苯酚的选择性基本保持恒定,而在698K和723K时,苯酚选择性随着反应进行迅速下降,高温时苯酚选择性下降的原因可能是___________
Ⅱ.以苯酚为原料化合成某有机物的反应机理如图3所示(图中个别反应物未列出,Ph为苯环):

(3)过程中生成的物质A的结构简式为___________
Ⅲ.Fenton试剂氧化法是一种很好的除去废水中苯酚的方法。Fe2/H2O2联合处理有机废水时,Fe2+H2O2=Fe3+HO·+OH-,生成了氧化性能极强的HO·,使废水中的苯酚得到彻底降解。
(4)①·OH与苯酚反应的化学方程式为___________
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