1-丁烯是仅次于乙烯和丙烯的重要石油化工基本原料,可以利用正丁烷催化脱氢制备,催化脱氢又分为无氧催化脱氢和有氧催化脱氢。实际化工生产中需对反应条件(催化剂、温度等)进行探究,以获取最佳效益。
已知:I.温度过高会引发正丁烷裂解生成低碳烃类的副反应。
II.产物收率=生成某产物的原料量/投入的原料量×100%。
(1)利用正丁烷无氧催化脱氢制备1-丁烯反应原理如下:
CH3CH2CH2CH3H2C=CHCH2CH3+H2 ΔH
已知CH3 CH2CH2CH3、CH2 =CHCH2CH3、H2的燃烧热分别为2 878 kJ/mol、2 720 kJ/mol、286 kJ/mol,计算ΔH=___________ 。
(2)无氧催化脱氢用Pt系催化剂时,正丁烷单位时间转化率和1-丁烯选择性如表所示。
①仅从1-丁烯选择性的角度考虑,应选择的催化剂为___________ (填催化剂序号,下同)。
②工业上,从1-丁烯单位时间收率的角度考虑,应选择的最佳催化剂为___________ 。
(3)其他条件相同,30 min时测得正丁烷转化率、1-丁烯收率随温度的变化关系如图所示。
温度高于590 ℃时1-丁烯收率降低的原因是_________________ 。
(4)有氧催化脱氢通常选择O2或CO2为氧化剂,VOx-MgO为催化剂,反应原理如下:
2CH3CH2CH2CH3+O2 2CH2 =CHCH2CH3 +2H2O i
CH3 CH2CH2CH3+CO2H2C=CHCH2CH3+H2O+CO ii
一定温度下,在体积为10 L的恒容密闭容器中,加入10 mol CH3CH2CH2CH3、7 mol O2、3 mol CO2进行反应i和ii.测得初始压强为20kPa,经过10h,反应达到平衡,此时压强变成25kPa,其中O2的体积分数为16%。回答下列问题:
①v(O2)=___________ kPa/h (用O2分压表示速率)。
②该温度下,反应ii的平衡常数Kp=___________ kPa。
③O2为氧化剂时,1-丁烯的选择性明显低于CO2为氧化剂时的选择性,分析可能原因:______________ 。
已知:I.温度过高会引发正丁烷裂解生成低碳烃类的副反应。
II.产物收率=生成某产物的原料量/投入的原料量×100%。
(1)利用正丁烷无氧催化脱氢制备1-丁烯反应原理如下:
CH3CH2CH2CH3H2C=CHCH2CH3+H2 ΔH
已知CH3 CH2CH2CH3、CH2 =CHCH2CH3、H2的燃烧热分别为2 878 kJ/mol、2 720 kJ/mol、286 kJ/mol,计算ΔH=
(2)无氧催化脱氢用Pt系催化剂时,正丁烷单位时间转化率和1-丁烯选择性如表所示。
催化剂 | 单位时间转化率/% | 1-丁烯选择性/% |
催化剂1:PtSn/γ-Al2O3 | 23.0 | 92.0 |
催化剂2:PtSnSr0.2/γ-Al2O3 | 38.5 | 88.1 |
催化剂3:PtSn(0.3%)/MgAl2O4 | 27.0 | 98.9 |
②工业上,从1-丁烯单位时间收率的角度考虑,应选择的最佳催化剂为
(3)其他条件相同,30 min时测得正丁烷转化率、1-丁烯收率随温度的变化关系如图所示。
温度高于590 ℃时1-丁烯收率降低的原因是
(4)有氧催化脱氢通常选择O2或CO2为氧化剂,VOx-MgO为催化剂,反应原理如下:
2CH3CH2CH2CH3+O2 2CH2 =CHCH2CH3 +2H2O i
CH3 CH2CH2CH3+CO2H2C=CHCH2CH3+H2O+CO ii
一定温度下,在体积为10 L的恒容密闭容器中,加入10 mol CH3CH2CH2CH3、7 mol O2、3 mol CO2进行反应i和ii.测得初始压强为20kPa,经过10h,反应达到平衡,此时压强变成25kPa,其中O2的体积分数为16%。回答下列问题:
①v(O2)=
②该温度下,反应ii的平衡常数Kp=
③O2为氧化剂时,1-丁烯的选择性明显低于CO2为氧化剂时的选择性,分析可能原因:
更新时间:2023-05-25 16:23:48
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(0.15)
【推荐1】氢能源是一种清洁能源,而使用甲烷催化重整制氢在我国是一种比较成熟的工艺。
其涉及的主要反应如下:
①甲烷水蒸气重整反应: ;
②水气变换反应: 。
请回答下列问题:
(1)甲烷水蒸气重整-水气变换耦合反应为:,从热力学的角度看,该反应自发进行的条件是____ 。
(2)一定温度下,向起始压强为4MPa的恒容反应容器中注入初始浓度均为2mol/L的原料气、,进行反应①和②,达到平衡时,测得,,此时的转化率为_______ ,则反应②在该温度下的_______ 。
(3)反应②常在Pd膜反应器中进行,其工作原理如图所示。
从图示分析,Pd膜能提高该反应转化率的原因是_______ 。
通过分析反应①和②,下列说法不正确的是_______ (填标号)。
A.恒压条件比恒容条件利于提高平衡转化率
B.一定温度下,恒容反应器中,若不再变化,则说明反应达到平衡状态
C.升高温度,水气变换反应速率降低,产率降低
D.吹扫有助于分子脱离Pd膜
(4)某温度下,在Pd膜表面上的解离过程存在如下平衡:(即图中过程2),其正反应的活化能远小于逆反应的活化能,则说明该反应的_______ 0。
(5)在催化重整中,还存在甲烷部分氧化反应③: 。实验室模拟工业生产,在进气量为100mL/min下,、、以恒定比例通入催化反应器,研究温度对反应的影响,结果如图所示。根据图示分析,温度与甲烷转化率的关系为_______ 。
其涉及的主要反应如下:
①甲烷水蒸气重整反应: ;
②水气变换反应: 。
请回答下列问题:
(1)甲烷水蒸气重整-水气变换耦合反应为:,从热力学的角度看,该反应自发进行的条件是
(2)一定温度下,向起始压强为4MPa的恒容反应容器中注入初始浓度均为2mol/L的原料气、,进行反应①和②,达到平衡时,测得,,此时的转化率为
(3)反应②常在Pd膜反应器中进行,其工作原理如图所示。
从图示分析,Pd膜能提高该反应转化率的原因是
通过分析反应①和②,下列说法不正确的是
A.恒压条件比恒容条件利于提高平衡转化率
B.一定温度下,恒容反应器中,若不再变化,则说明反应达到平衡状态
C.升高温度,水气变换反应速率降低,产率降低
D.吹扫有助于分子脱离Pd膜
(4)某温度下,在Pd膜表面上的解离过程存在如下平衡:(即图中过程2),其正反应的活化能远小于逆反应的活化能,则说明该反应的
(5)在催化重整中,还存在甲烷部分氧化反应③: 。实验室模拟工业生产,在进气量为100mL/min下,、、以恒定比例通入催化反应器,研究温度对反应的影响,结果如图所示。根据图示分析,温度与甲烷转化率的关系为
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(0.15)
【推荐2】我国科学家最近合成多孔壳核催化剂实现氢化制备。使用不同催化剂,的还原产物不同。
反应1:
反应2:
(1)一定温度下,在某刚性恒容密闭容器中充入1mol (g)和5mol (g)仅发生上述反应1和反应2,达到平衡时测得CO为0.2mol,(g)为1mol。
①下列说法正确的是_______ (填字母)。
A.气体平均摩尔质量不随时间变化时达到平衡状态
B.平衡时体积分数大于25%
C.加入高效催化剂,降低反应活化能,缩短达到平衡的时间
D.平衡后充入稀有气体,的平衡转化率增大
②体系中_______ (填“吸收”或“放出”)热量_______ kJ。
(2)在投料比和压强不变时,测得各物质平衡转化率与温度关系如图1所示;在投料比一定,测得平衡转化率与压强、温度关系如图2所示。
①200~600℃时,的物质的量分数随温度升高而增大的主要原因是____ 。
②温度一定时,随着压强增大,的平衡转化率增大,其主要原因是___ 。
(3)在一定温度下,向恒容密闭容器充入1mol 和2mol 发生反应:,经过10min达到平衡时体系的压强为原来压强60kPa的倍。该温度下,反应平衡常数,为_____ 。反应开始到恰好平衡时分压变化速率为__ 。(已知:平衡分压代替平衡浓度计算。分压等于总压×物质的量分数)。
反应1:
反应2:
(1)一定温度下,在某刚性恒容密闭容器中充入1mol (g)和5mol (g)仅发生上述反应1和反应2,达到平衡时测得CO为0.2mol,(g)为1mol。
①下列说法正确的是
A.气体平均摩尔质量不随时间变化时达到平衡状态
B.平衡时体积分数大于25%
C.加入高效催化剂,降低反应活化能,缩短达到平衡的时间
D.平衡后充入稀有气体,的平衡转化率增大
②体系中
(2)在投料比和压强不变时,测得各物质平衡转化率与温度关系如图1所示;在投料比一定,测得平衡转化率与压强、温度关系如图2所示。
①200~600℃时,的物质的量分数随温度升高而增大的主要原因是
②温度一定时,随着压强增大,的平衡转化率增大,其主要原因是
(3)在一定温度下,向恒容密闭容器充入1mol 和2mol 发生反应:,经过10min达到平衡时体系的压强为原来压强60kPa的倍。该温度下,反应平衡常数,为
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(0.15)
【推荐3】乙酸水蒸气重整制氢气是一项极具前景的制氢工艺,该过程中发生下列反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题:
(1)已知和的燃料热分别为、,18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量,则______ ,反应Ⅰ在______ 条件下能自发进行。
(2)已知:水碳比(S/C)是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值,水碳比(S/C)分别为2和4时,反应温度对平衡产率的影响如图所示:表示水碳比的曲线是______ (填“a”或“b”),水碳比时,平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小,平衡产率逐渐减小的原因可能是______ 。
(3)已知:S表示选择性,;在时,1MPa下,平衡时和随温度的变化;350℃下,平衡时和随压强的变化均如图2所示。平衡常数随温度变化如图3所示。
①350℃下,选择性随压强变化的曲线是______ (填字母)。
②图中B、C、D、M、N、P、Q7个点中与A点处于相同化学平衡状态的点有______ 个。
③在一定温度和压强下,向容积可变的密闭容器中通入2mol和1mol,同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ达到平衡点C,测得平衡时体系中气体物质的量增加40%,则反应Ⅱ的______ (保留2位有效数字)。
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题:
(1)已知和的燃料热分别为、,18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量,则
(2)已知:水碳比(S/C)是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值,水碳比(S/C)分别为2和4时,反应温度对平衡产率的影响如图所示:表示水碳比的曲线是
(3)已知:S表示选择性,;在时,1MPa下,平衡时和随温度的变化;350℃下,平衡时和随压强的变化均如图2所示。平衡常数随温度变化如图3所示。
①350℃下,选择性随压强变化的曲线是
②图中B、C、D、M、N、P、Q7个点中与A点处于相同化学平衡状态的点有
③在一定温度和压强下,向容积可变的密闭容器中通入2mol和1mol,同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ达到平衡点C,测得平衡时体系中气体物质的量增加40%,则反应Ⅱ的
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解题方法
【推荐1】乙烯的产量是衡量一个国家的石油化工发展水平,研究工业制取乙烯有重要的意义。
(1)工业上用氧化制是化工工业的一个新课题,相关主要化学反应有:
Ⅰ.
Ⅱ.
向一密闭容器中通入2和3,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性(乙烯的选择性)与温度和压强的关系如下图所示。
①、代表不同___________ (填“温度”或“压强”);
②M、P两点正反应速率较大的是___________ (填“M”或“P”)点,理由是___________ 。
③在和条件下,达到平衡时容器的体积为1L,平衡时的物质的量分数为___________ 。反应Ⅰ的平衡常数是___________ 。
(2)工业生产中常用高选择性的YS-8810银催化剂催化乙烯氧化生产环氧乙烷,其反应机理如下:
ⅰ. 慢
ⅱ. 快
ⅲ. 快
①增大的浓度___________ (填“不能”或“能”)显著提高的生成速率。
②一定条件下,对于反应: 。起始状态Ⅰ中有、和,经下列过程达到各平衡状态:
已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,下列叙述正确的是___________ (填字母)。
A.从Ⅰ到Ⅱ的过程
B.压强:
C.平衡常数:
D.若体积,则
E.逆反应的速率:
(1)工业上用氧化制是化工工业的一个新课题,相关主要化学反应有:
Ⅰ.
Ⅱ.
向一密闭容器中通入2和3,乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性(乙烯的选择性)与温度和压强的关系如下图所示。
①、代表不同
②M、P两点正反应速率较大的是
③在和条件下,达到平衡时容器的体积为1L,平衡时的物质的量分数为
(2)工业生产中常用高选择性的YS-8810银催化剂催化乙烯氧化生产环氧乙烷,其反应机理如下:
ⅰ. 慢
ⅱ. 快
ⅲ. 快
①增大的浓度
②一定条件下,对于反应: 。起始状态Ⅰ中有、和,经下列过程达到各平衡状态:
已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,下列叙述正确的是
A.从Ⅰ到Ⅱ的过程
B.压强:
C.平衡常数:
D.若体积,则
E.逆反应的速率:
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(0.15)
【推荐2】法国化学家Paul Sabatier研究得出在催化剂作用下能够转化为甲烷,即反应I: 。回答下列问题:
(1)已知反应I的正反应活化能,则逆反应的活化能为___________ ;反应I能够自发进行的条件是___________ 。
(2)关于反应I及其相关说法正确的是___________ (填序号)。
①转化为可削弱温室效应
②使用催化剂,可增加单位时间内活化分子有效碰撞次数
③增大压强有利于提高的平衡转化率
④及时将液化分离,有利于提高正反应速率
(3)时,某刚性容器中充入、充分反应达到平衡,可能存在下图所示函数关系。
①某学生认为C图像一定错误,判断的依据是___________ 。
②上述图示中,还存在错误的是___________ (填字母)。
(4)在压强始终为时,原料气按置于容器中引发反应同时还会发生副反应:。测得平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图所示:
①到之间,的物质的量分数随温度升高而增大的原因是___________ 。
②若实验测得反应的正反应速率为,逆反应速率为,为速率常数,升高温度时,的变化量较大的是___________ (填“”或“”)
③,混合气体中几乎检测不出,则该温度下平衡常数___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数,结果保留整数)。
(1)已知反应I的正反应活化能,则逆反应的活化能为
(2)关于反应I及其相关说法正确的是
①转化为可削弱温室效应
②使用催化剂,可增加单位时间内活化分子有效碰撞次数
③增大压强有利于提高的平衡转化率
④及时将液化分离,有利于提高正反应速率
(3)时,某刚性容器中充入、充分反应达到平衡,可能存在下图所示函数关系。
①某学生认为C图像一定错误,判断的依据是
②上述图示中,还存在错误的是
(4)在压强始终为时,原料气按置于容器中引发反应同时还会发生副反应:。测得平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图所示:
①到之间,的物质的量分数随温度升高而增大的原因是
②若实验测得反应的正反应速率为,逆反应速率为,为速率常数,升高温度时,的变化量较大的是
③,混合气体中几乎检测不出,则该温度下平衡常数
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解题方法
【推荐3】乙醇与水催化反应可以制得氢气。
(1)已知: ,回答下列问题:
①升温,平衡_______ 移动(填“向左”、“向右”、“不”);
②与原平衡相比较,增大压强,新平衡时_______ (填“增大”、“减小”、“不变”,下同);
③恒温、恒容条件下。加入水蒸气,转化率_______ ;
④恒温、恒压条件下,加入稀有气体,体积分数_______ 。
(2)乙醇与水催化制氢同时发生以下三个反应,回答下列问题:
反应I:
反应II:
反应III:
则_______ 。
(3)压强为100kPa,的平衡产率与温度、起始时的关系如图所示,x、y、z三条曲线上的点都代表在不同条件下的平衡产率,且每条曲线上的平衡产率相同,如: A、B两点的平衡产率相等,B、C两点的平衡产率不相等。
的平衡产率:B点_______ C点(填“>”或“<”)。
(4)恒容条件下,将和投入密闭容器中发生上述三个反应,平衡时的选择性、平衡时CO的选择性、平衡时乙醇的转化率随温度的变化曲线如图所示。
【已知:CO的选择性】
①表示乙醇转化率的曲线是_______ (填“a”、“b”或“c”)。
②573K时,反应II的压强平衡常数_______ 。(已知:分压=总压该组分物质的量分数,计算结果保留整数。)
(1)已知: ,回答下列问题:
①升温,平衡
②与原平衡相比较,增大压强,新平衡时
③恒温、恒容条件下。加入水蒸气,转化率
④恒温、恒压条件下,加入稀有气体,体积分数
(2)乙醇与水催化制氢同时发生以下三个反应,回答下列问题:
反应I:
反应II:
反应III:
则
(3)压强为100kPa,的平衡产率与温度、起始时的关系如图所示,x、y、z三条曲线上的点都代表在不同条件下的平衡产率,且每条曲线上的平衡产率相同,如: A、B两点的平衡产率相等,B、C两点的平衡产率不相等。
的平衡产率:B点
(4)恒容条件下,将和投入密闭容器中发生上述三个反应,平衡时的选择性、平衡时CO的选择性、平衡时乙醇的转化率随温度的变化曲线如图所示。
【已知:CO的选择性】
①表示乙醇转化率的曲线是
②573K时,反应II的压强平衡常数
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【推荐1】氮族元素包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)。
(1)氮是地球上含量丰富的一种元素,工业上用N2和H2合成NH3。
①已知:(Ⅰ)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ∆H=-92.2KJ/mol (Ⅱ) N2(g)+O2(g)=2NO(g) ∆H=+180KJ/mol
(Ⅲ)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ∆H=-285.8KJ/mol,则4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ∆H=___________
②现将1 mol N2(g)、3mol H2(g)充入一容积为2L的密闭容器中,在500℃下进行反应,10 min时达到平衡,下列说法中正确的是___________ 。
A.图甲是用H2表示的反应速率变化曲线
B.图乙表示反应过程中,混合气体平均相对分子质量为M,混合气体密度为d,混合气体压强为p的变化情况
C.图丙的两个容器中分别发生反应:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)、2NH3(g) =N2(g)+3H2(g)。达到化学平衡时,相同组分的浓度相等且两个反应的平衡常数互为倒数
(2)反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) ∆H>0,在2L密闭容器中放入1molPCl5,保持一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
①若改变温度使v(逆)增大,平衡___________ 移动(填“正向”、“逆向”或“不”);
②T时,该反应的平衡常数为___________ 。
(3)①推断As元素在周期表中的位置是___________ 。
②已知某砷酸盐可发生如下反应:AsO+2I-+2H+=AsO+I2+H2O。某化学兴趣小组利用该反应原理设计如图所示装置:
C1、C2是石墨电极,A中盛有KI和I2混合溶液,B中盛有Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液,当连接开关K后,A中溶液颜色逐渐变深,灵敏电流计G的指针向右偏转。此时C2上发生的电极反应式是___________ ;一段时间后,当电流计指针回到中间“0”位时,再向B中滴加过量浓NaOH溶液,可观察到电流计指针___________ (填“不动”、“向左偏”或“向右偏”)。
(1)氮是地球上含量丰富的一种元素,工业上用N2和H2合成NH3。
①已知:(Ⅰ)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ∆H=-92.2KJ/mol (Ⅱ) N2(g)+O2(g)=2NO(g) ∆H=+180KJ/mol
(Ⅲ)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ∆H=-285.8KJ/mol,则4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ∆H=
②现将1 mol N2(g)、3mol H2(g)充入一容积为2L的密闭容器中,在500℃下进行反应,10 min时达到平衡,下列说法中正确的是
A.图甲是用H2表示的反应速率变化曲线
B.图乙表示反应过程中,混合气体平均相对分子质量为M,混合气体密度为d,混合气体压强为p的变化情况
C.图丙的两个容器中分别发生反应:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)、2NH3(g) =N2(g)+3H2(g)。达到化学平衡时,相同组分的浓度相等且两个反应的平衡常数互为倒数
(2)反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) ∆H>0,在2L密闭容器中放入1molPCl5,保持一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
vs | 0 | 50 | 150 | 250 | 350 |
n(PCl3)/mol | 0 | 0.16 | 0.19 | 0.20 | 0.20 |
②T时,该反应的平衡常数为
(3)①推断As元素在周期表中的位置是
②已知某砷酸盐可发生如下反应:AsO+2I-+2H+=AsO+I2+H2O。某化学兴趣小组利用该反应原理设计如图所示装置:
C1、C2是石墨电极,A中盛有KI和I2混合溶液,B中盛有Na3AsO4和Na3AsO3的混合溶液,当连接开关K后,A中溶液颜色逐渐变深,灵敏电流计G的指针向右偏转。此时C2上发生的电极反应式是
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解题方法
【推荐2】CO2是一种宝贵的资源,在生产、生活中有广泛的用途。同时,二氧化碳也是一种常见的温室气体,大气中CO2含量的增加是导致全球变暖的主要原因之一。为此,我国已向世界庄严承诺,力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。
(1)正常雨水显酸性,原因是________ 。举例说明CO2的重要用途________ (任举2例)。
(2)含碳燃料完全燃烧生成CO2。常温常压下,空气中的CO2溶于水,达到平衡时,溶液的pH = 5.60, c(H2CO3)= 1.5×10-5 mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二步电离,则H2CO3+ H+的电离常数K1=_______ 。 (保留1位小数,已知:10-5.60 =2.5×10-6)。
(3)以CO2和NH3为原料合成尿素CO(NH2)2是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应I : 2NH3(g) + CO2(g) NH2COONH4(s) △H1=-159.47 kJ·mol-1
反应II: NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s) + H2O(g) △H2= +72.49 kJ·mol-l
请回答下列问题:
①写出CO2和NH3为原料生成尿素和气态水的热化学方程式_______ ,反应I自发进行的条件是_______ 。
②以CO2和NH3为原料合成尿素的反应中,影响CO2转化率的因素很多,图1为某特定条件下,不同水碳比和温度影响CO2转化率变化的趋势曲线。下列说法错误的是_______ (填正确答案标号)。
A.其他条件相同时,为提高CO2的转化率,生产中可以采取的措施是降低水碳比
B.移走部分尿素平衡向正方向移动
C.当温度低于190 °C,随温度升高CO2转化率逐渐增大,其原因可能是温度升高平衡向正方向移动
D.当温度高于190 °C后,随温度升高CO2转化率逐渐减小,其原因可能是温度升高发生了副反应
③某研究小组为探究反应I中影响c(CO2)的因素,在恒温下将0.4 mol NH3和0.2 molCO2放入容积为2L的密闭容器中,t1时达到平衡,其c(CO2)随时间t变化趋势曲线如下图2所示。则0~t1时段,用NH3表示的平均反应速率为_______ mol·L-1·min-l (用含t1的式子表示),其反应的平衡常数为______ 。(mol·L-1)-3。
(1)正常雨水显酸性,原因是
(2)含碳燃料完全燃烧生成CO2。常温常压下,空气中的CO2溶于水,达到平衡时,溶液的pH = 5.60, c(H2CO3)= 1.5×10-5 mol·L-1。若忽略水的电离及H2CO3的第二步电离,则H2CO3+ H+的电离常数K1=
(3)以CO2和NH3为原料合成尿素CO(NH2)2是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应I : 2NH3(g) + CO2(g) NH2COONH4(s) △H1=-159.47 kJ·mol-1
反应II: NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s) + H2O(g) △H2= +72.49 kJ·mol-l
请回答下列问题:
①写出CO2和NH3为原料生成尿素和气态水的热化学方程式
②以CO2和NH3为原料合成尿素的反应中,影响CO2转化率的因素很多,图1为某特定条件下,不同水碳比和温度影响CO2转化率变化的趋势曲线。下列说法错误的是
A.其他条件相同时,为提高CO2的转化率,生产中可以采取的措施是降低水碳比
B.移走部分尿素平衡向正方向移动
C.当温度低于190 °C,随温度升高CO2转化率逐渐增大,其原因可能是温度升高平衡向正方向移动
D.当温度高于190 °C后,随温度升高CO2转化率逐渐减小,其原因可能是温度升高发生了副反应
③某研究小组为探究反应I中影响c(CO2)的因素,在恒温下将0.4 mol NH3和0.2 molCO2放入容积为2L的密闭容器中,t1时达到平衡,其c(CO2)随时间t变化趋势曲线如下图2所示。则0~t1时段,用NH3表示的平均反应速率为
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解答题-原理综合题
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困难
(0.15)
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解题方法
【推荐3】甲醇、二甲醚(CH3OCH3)是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(KⅠ):
(1)在一定条件下将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中发生反应Ⅰ,5 min后测得c(CO)=0.4 mol·L-1,计算可得此段时间的反应速率(用H2表示)为___________ mol·L-1·min-1。
(2)由表中数据判断ΔH1___________ (填“>”“<”或“=”)0;反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=___________ (用ΔH1和ΔH2表示)。
(3)若容器容积不变,则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是___________ (填序号)。
a.充入CO,使体系总压强增大 b.将CH3OH(g)从体系中分离
c.充入He,使体系总压强增大 d.使用高效催化剂
(4)T1K时,将1mol CH3OCH3引入一个抽真空的150L恒容密闭容器中,发生分解反应:CH3OCH3(g)CH4(g)+H2(g)+CO(g),在不同时间测定容器内的总压,所得数据见下表,
①反应达到平衡后,若升高温度,CH3OCH3的浓度增大,则该反应为___________ 反应(填“放热”或“吸热”)。由表中数据计算,反应达平衡时,二甲醚的分解率为___________ ,该温度下平衡常数Kc=___________ 。
②在T2K、1.0X104 kPa下,等物质的量的CO与CH4混合气体发生如下反应:CO(g) +CH4(g) = CH3CHO(g),反应速率,、分别为正、逆向反应速率常数,p为气体的分压(气体分压p=气体总压p总X体积分数)。用气体分压表示的平衡常数Kp = 4.5×10-5 (kPa)-1,则CO的转化率为20%时,___________ 。
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(KⅠ):
温度 | 250 ℃ | 300 ℃ | 350 ℃ |
KⅠ | 2.0 | 0.27 | 0.012 |
(2)由表中数据判断ΔH1
(3)若容器容积不变,则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是
a.充入CO,使体系总压强增大 b.将CH3OH(g)从体系中分离
c.充入He,使体系总压强增大 d.使用高效催化剂
(4)T1K时,将1mol CH3OCH3引入一个抽真空的150L恒容密闭容器中,发生分解反应:CH3OCH3(g)CH4(g)+H2(g)+CO(g),在不同时间测定容器内的总压,所得数据见下表,
反应时间t/min | 0 | 6.5 | 13.0 | 26.5 | 52.6 | ∞ |
气体总压p总/kPa | 50.0 | 55.0 | 65.0 | 83.2 | 103.8 | 125.0 |
②在T2K、1.0X104 kPa下,等物质的量的CO与CH4混合气体发生如下反应:CO(g) +CH4(g) = CH3CHO(g),反应速率,、分别为正、逆向反应速率常数,p为气体的分压(气体分压p=气体总压p总X体积分数)。用气体分压表示的平衡常数Kp = 4.5×10-5 (kPa)-1,则CO的转化率为20%时,
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