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 > 根据△H=生成物的总能量之和-反应物的总能量之和进行计算
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:464 题号:18979244
减少CO2排放并实现CO2的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下两种常见的CO2利用方法,回答下列问题:
(I)在钌配合物催化作用下采用“CO2催化加氢制甲酸”方法将CO2资源化利用。
反应为:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)   ΔH
(1)已知:298K时,部分物质的相对能量如表所示,ΔH =_______kJ·mol-1,该反应在_____(填“高温”、“低温”或者“任意温度” )易自发进行。

物质

CO2(g)

H2(g)

H2O(g)

CO(g)

HCOOH(g)

相对能量/kJ ·mol-1)

-393

0

-242

-110

-423.9


(II)以氧化铟(In2O3)作催化剂,采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将CO2资源化利用。反应历程如下:
i.催化剂活化:In2O3 (无活性)In2O3-x (有活性)
ii.CO2与H2在活化的催化剂表面同时发生如下反应:
反应①:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反应②:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(2)某温度下,在恒容密闭反应器发生以上反应,下列能说明反应①达到平衡状态的是___ (填标号)。
A.v(H2):v(CH3OH)=3:1
B.混合气体的平均摩尔质量保持不变
C.混合气体的密度保持不变
D.CH3OH(g)的分压保持不变
(3)增大CO2和H2混合气体的流速,可减少产物中H2O(g)的积累,从而减少催化剂的失活,请用化学方程式表示催化剂失活的原因:__________
(4)ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随×103 (T代表温度)的变化如图所示

请在上述图中画出反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的 lnK 随×103变化的曲线_______
(5)在恒温密闭容器中,维持压强和投料比不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器, CO2的转化率[α(CO2)%]和甲醇的选择性[x(CH3OH)%= ×100%]随着温度变化关系如图所示。

若233~251°C时催化剂的活性受温度影响不大,分析温度高于235°C时图中曲线下降的原因________
(6)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,同时发生反应①和反应②,初始压强为p0,在300°C发生反应,反应达到平衡时,CO2的转化率为50%,容器体积减小20%,则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=________(保留两位有效数字)。
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(1)据VSEPR理论可知CO2中心原子价层电子对数为_______
(2)CO2与环氧丙烷 ( )一定条件下反应生成可降解塑料( ),写出反应的化学方程式_______
II.工业上用Cu-ZnO作催化剂通过反应①来生产甲醇,同时也会有副反应②发生。
① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(3)已知298K时,相关物质的能量如图所示,则ΔH1=_______kJ/mol,(保留三位有效数字),反应①低温_______自发进行(填“能”、“不能”)。

(4)在恒温恒容的容器中,充入0.5mol CO2(g)和1.0mol H2(g),起始压强为p kPa,一段时间后达到平衡测得容器中生成0.3mol H2O(g),压强为p kPa,反应②的平衡常数Kp=_______(列出计算式即可)。(分压=物质的量分数×总压,用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数即为Kp)。
(5)下列说法中不正确的是_______
A.向容器中充入He,使体系压强增大,可增大反应速率
B.向容器中再充入H2可提高CO2转化率
C.当时,说明反应达到了平衡状态
D.选择合适的催化剂,不但可以加快反应速率,还可提高甲醇的平衡产率

III.催化加氢合成乙烯是CO2综合利用研究的热点领域,其反应为:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)
(6)理论计算表明,原料初始组成,在体系压强为0.1MPa条件下反应,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x与温度T的变化关系如图所示,则图中表示C2H4变化的曲线是_______,该反应△H _______0(填“>”、“<”或“=”)
2022-12-05更新 | 138次组卷
【推荐2】探究硫及其化合物的转化,有现实意义。
相关反应:I 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1
II 2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH 2
III NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH3
(1)一定温度下,压强恒定的密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列说法正确的是______
A.ΔH1<0,反应I在较低温能自发进行
B.反应混合气组分中SO2和SO3分压比不变,可作为达到化学平衡状态的判据
C.若向反应体系中充入一定量NO2气体,有利于提高SO3的平衡产率
D.增大O2分压可提高SO2的平衡转化率
(2)精制炉气各组分的体积分数SO27%、O211%、N282%,选择五氧化二钒(V2O5)作催化剂合成SO3,SO2的平衡转化率与反应温度和压强的关系如图。

①实际生产选择图中A点的反应条件,不选择B、C点理由分别是______
②计算,D点SO3的分压是______Mpa(结果保留两位有效数字)
(3)已知:标准生成焓:在298K,100kPa条件下,由最稳定的单质生成单位物质的量的纯物质的热效应。反应ΔH=生成物的标准生成焓总和-反应物的标准生成焓总和。
物质标准生成焓ΔfHθmkI/mol物质标准生成焓ΔfHθmkI/mol
O2(g)0SO2(g)-296.9
N2(g)0SO3(g)-395.2
S(斜方硫,s)0NO(g)89.9
NO2(g)33.9

反应III NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH3=_______kJ/mol
(4)煤炭燃烧采用钙基固硫技术可减少SO2排放,但煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低了脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:
反应I CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=218.4kJmol-1
反应II CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2=-175.6kJmol1
某温度下,若反应I的速率远大于反应II,反应I、II的反应物的初始能量相等,请在图中画出反应II的过程能量变化示意图:_______
2020-11-28更新 | 150次组卷
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【推荐3】掺杂硒的纳米氧化亚铜催化剂可用于工业上合成甲醇,其反应为
     。回答下列问题:
(1)已知     
     
部分化学键的键能如表所示。
化学键
4363511076463x
___________
(2)若按投料,将H与CO充入V L恒容密闭容器中,在一定条件下发生反应,测得CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。

已知:,其中为速率常数,只与温度有关。
①压强由小到大的顺序是___________
、压强为时,若向该容器中充入和3mol CO发生反应,5min后反应达到平衡(M点),则0~5min内,___________,N点时的___________
③X、Y、M、N四点对应的平衡常数从大到小的顺序是___________
(3)若向起始温度为325℃的10L恒容密闭容器中充入2mol CO和,发生反应,体系总压强(p)与时间(t)的关系如图2中曲线Ⅰ所示,曲线Ⅱ为只改变某一条件的变化曲线。平衡时温度与起始温度相同。

①曲线Ⅱ所对应的改变的条件可能为___________
②体系总压强先增大后减小的原因为___________
③该条件下的平衡转化率为___________%(结果保留三位有效数字)。
2021-10-20更新 | 93次组卷
共计 平均难度:一般