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:0.15 引用次数:521 题号:19084383
低碳烯烃是基础有机化工原料,工业上可利用合成气直接或间接制取。主要反应方程式如下。
间接制取低碳烯烃:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) H1=-116kJ•mol-1
2CH3OH(l) C2H4(g)+2H2O(l) H2=-35kJ•mol-1
直接制取低碳烯烃:2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g) H3
回答下列问题:
(1)已知H2O(g) H2O(l) H=-44kJ•mol-1,则H3=______kJ/mol。
(2)将N2、CO和H2以体积比为1:1:2充入密闭容器中直接制取乙烯,CO的平衡转化率与温度的关系如图1所示,则P1______P2(填“>”“<”或“=”),M点的正反应速率______N点的逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。在500K,压强为P1的条件下,该反应的Kp=______(列出计算式)。
   
(3)已知反应空速是指一定条件下,单位时间单位体积(或质量)催化剂处理的气体量。在常压、450℃,n(CO):n(H2)为1:2的条件下,利用合成气直接制取乙烯。反应空速对CO转化率和乙烯选择性[选择性=×100%]的影响如图2所示。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______
   
(4)利用合成气制取低碳烯烃时,需使合成气吸附在催化剂表面的活性位点上。研究发现催化剂晶体的颗粒越小,催化效果越好,其理由是______
(5)Ga2O3是工业上利用合成气制低碳烯烃的催化剂,其晶体结构单元如图3所示(O2-之间紧密堆积,Ga3+位于O2-形成的空隙中且未画出),其中O2-半径为anm,晶体结构单元的高为bnm。已知阿伏加德罗常数的值为NA,则Ga2O3晶体的摩尔体积Vm=______m3/mol。
   

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解答题-原理综合题 | 困难 (0.15)
【推荐1】两种气体转化为合成气(和CO),可以实现能量综合利用,对环境保护具有十分重要的意义。甲烷及二氧化碳重整涉及以下反应:
Ⅰ. 
Ⅱ. 
(1)反应 ___________。(用表示)
(2)密闭恒容条件下,反应Ⅱ达到平衡的标志是___________
A.每消耗的同时消耗
B.CO的分压不再发生变化
C.气体平均分子量不再发生变化
D.气体密度不再发生变化
E.比值不再发生变化
(3)一定温度下,维持压强,向一密闭容器中通入等物质的量的发生反应。已知反应Ⅱ的速率方程可表示为,其中分别为正、逆反应的速率常数,则以物质的分压表示的反应Ⅱ的平衡常数___________(用表示);另的关系如图所示,①、②、③、④四条直线中,表示反应Ⅱ的是___________(填序号);达到平衡时,测得的转化率为60%,且体系中,以物质的分压表示的反应Ⅰ的平衡常数___________。(用含的代数式表示)
   
(4)日本政府于2023年8月24日下午一点启动福岛核污染废水排海,引发了国际社会的广泛关注和担忧。铀(U)可用作核燃料。核废料中+6价的铀[U(Ⅵ)]可以通过电化学还原法处理,U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ)的电化学装置如图所示:
   
阴极发生的反应为:
阴极区溶液中发生反应:
①阴极上发生的副反应为:___________
②阴极区溶液中加入的目的是___________
③电还原处理+6价的铀[U(Ⅵ)]转移,阴极区减少___________mol。
2023-10-10更新 | 333次组卷
解答题-原理综合题 | 困难 (0.15)
名校
【推荐2】碳的化合物在工业上应用广泛。
I.和乙烷反应制备乙烯。
298K时,相关物质的相对能量如图,

(1)与乙烷反应生成乙烯、CO和气态水的热化学方程式为_______
II.制甲醇。以作催化剂,可使在温和的条件下转化为甲醇,经历如下过程:
i.催化剂活化:(无活性)(有活性)
ii.与在活化后的催化剂表面可逆的发生反应①:   ,其反应历程如图1。

同时伴随反应②:   
(2)混合气体以不同的流速通过反应器,气体流速与转化率、选择性的关系如图2。

已知:选择性(生成所消耗的的量)(发生转化的的量)。选择性随流速增大而升高的原因是_______。同时,流速加快可减少产物中的积累,减少反应_______(用化学方程式表示)的发生,减少催化剂的失活,提高甲醇选择性。
(3)对于以上制甲醇的过程,以下描述正确的是_______。
A.碳的杂化方式没有发生改变
B.反应中经历了键的形成和断裂
C.加压可以提高的平衡转化率
D.升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性

III.甲烷重整制合成气,主要反应如下:
i.   
ii.   
各反应平衡常数与温度的关系如图。

(4)①假设不随温度变化,平衡常数与温度间存在的关系为:,R为正常数。则_______0(填“>”或“<”);_______(填“>”或“<”)。
②通过调整投料比可调控平衡时合成气的值。1000K,平衡时,则_______,应控制投料比_______
2022-12-30更新 | 563次组卷
解答题-原理综合题 | 困难 (0.15)
名校
【推荐3】2020年中国向世界宣布2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。转化和吸收CO2的研究成为更加迫切的任务。
(1)在催化剂作用下CO2和H2发生反应I:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) H1。已知298K时,部分物质的相对能量如表所示(忽略H随温度的变化)。
物质CO2(g)H2O(l)H2O(g)H2(g)C2H4(g)
相对能量(kJ•mol-1)-393-286-242052
H1=_____kJ•mol-1,该反应能够自发进行的条件是_____(填“较高温度”或“较低温度”)。
(2)在恒温恒容条件下,向密闭容器中充入CO2、H2,加入合适催化剂,发生反应I,下列情况表明反应I达到平衡状态的是_____(填序号)。
A.C2H4的体积分数保持不变B.混合气体密度保持不变
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变D.混合气体中C2H4与H2O(g)的分压之比不变
(3)在一体积不变的密闭容器中投入0.4molCO2和1.2molH2,发生反应I,测得CO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示;

①随着温度升高,不同压强下,CO2的平衡转化率接近相等,原因是______
②若反应平衡时M点(p2对应压强下)密闭容器的体积为2L,请列出计算N点条件下反应Ⅰ的平衡常数的计算式K=_____(只列计算式)。
(4)CO2催化加H2还可能生成其他含碳化合物。研究发现,Fe、Co固体双催化剂的成分对相同时间内CO2转化率和产物选择性有重要作用,部分研究数据如表所示:
实验编号n(Fe):n(Co)CO2转化率/%CO选择性/%CH4选择性/%C2H4选择性/%反应后固体的成分
1100∶01.110000Fe和少量Fe3O4
250∶5030.536.842.920.3Fe和Co
30∶10069.22.797.10.2Co
下列说法错误的是______(填序号)。
A.实验1中生成Fe3O4的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO
B.用该方法制备CH4时,最好选用金属Co作催化剂
C.n(Fe):n(Co)对该制备过程影响很大
D.若生成等物质的量的CH4和C2H4,转移的电子数比值为2∶1
(5)在一定条件下,选择合适的催化剂使CO2只发生转化为CO的反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H>0。调整CO2和H2初始投料比,测得在一定投料比和一定温度下,该反应CO2的平衡转化率如图所示:

已知:Kx是以物质的量分数表示的化学平衡常数;反应速率v=v-v=kx(CO2)x(H2)-kx(CO)x(H2O),k、k分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数。B、E、F三点反应温度最高的是_____点,计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中,当CO2转化率达到40%时,=_____
2023-03-20更新 | 447次组卷
共计 平均难度:一般