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 > 温度对化学平衡移动的影响
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:159 题号:19508388
氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一。
Ⅰ.一种利用太阳能催化该反应的原理如图1所示,以气体分压(单位为kPa)表示的各步反应的平衡常数()与温度(T)变化关系如图2所示。
   
(1)根据图1分析该反应的催化剂为___________
(2)甲烷水蒸气重整制氢反应___________0(填“>”“<”或“=”),该反应在___________(填“高温”或“低温”)条件下容易自发进行。
Ⅱ.甲烷水汽重整反应是我国主要的制氢技术,有关反应如下:
反应ⅰ:   
反应ⅱ:   
(3)对于反应ⅰ,下列叙述正确的是___________(填标号)。
A.恒温、恒容条件下,加入水蒸气,活化分子百分数增大,反应速率增大
B.升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率增大
C.恒温、恒容条件下,加入惰性气体,压强增大,的平衡转化率减小
D.加入合适的催化剂,同时降低反应温度,能实现单位时间内转化率不变
(4)一定温度下,向恒容密闭反应器中通入,起始时的分压分别为,发生反应ⅰ和反应ⅱ。反应进行时达到平衡状态,此时的分压分别为
的平衡分压为___________MPa(用含m,n的代数式表示,下同)。
②反应ⅱ的___________(用平衡时各物质的分压代替物质的量浓度)。
③复合载氧体可以氧化甲烷制取合成气(),如图为350℃时载氧体的质量与时间的关系[一定条件下有积碳反应发生,反应ⅲ:或反应ⅳ:]。
   
从开始到的时候,曲线呈下降趋势的原因主要是甲烷还原载氧体,载氧体失去氧而出现失重的情况;反应在时,出现了一个短暂的小平台,其主要的原因是___________

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【推荐1】Ι.工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H=−116 kJ/mol
(1)一定条件下,将1 mol CO与3 mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是___________(填字母序号)
a.c(H2)减少b.正反应速率加快,逆反应速率减慢
c.CH3OH的物质的量增加d.重新平衡减小
(2)在T1℃时,体积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的H2和CO,发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与的关系如右图所示。

①当起始=2,经过2 min达到平衡,CO的转化率为40%,则0~2 min内平均反应速率v(H2)=___________,平衡常数K=___________。(保留2位小数点)若此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol,达新平衡时H2的转化率将___________(填“增大”、“减小”或“不变”);
②当起始=3时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的___________点(选填“D”、“E”或“F”)
Ⅱ.用H2还原CO2也可以在一定条件下合成CH3OH (不考虑副反应):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。恒压下,CO2和H2的起始物质的量比为1:3时,该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出H2O。

(3)甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因是___________
(4)P点甲醇产率高于T点的原因为___________
(5)根据上图,在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度是___________℃。
2021-10-15更新 | 60次组卷
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【推荐2】中国科学家在淀粉人工光合成方面取得重大突破性进展,该实验方法首先将CO2催化还原为CH3OH。已知CO2催化加氢的主要反应有:
(i)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1 K1
(ii)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2 K2
(1)一定温度下,向aL密闭容器中充入1molCO2和4molH2,发生上述两个反应。当反应达平衡后容器内CH3OH(g)为0.3mol,CO2(g)为0.6mol,则H2的平衡转化率为_______,反应i的平衡常数K1=_______(列出计算式即可)。
(2)在恒温恒压反应器中通入3molH2、1molCO2气体,CO2的平衡转化率及CH3OH的平衡产率随温度变化关系如图a。反应(i)和反应(ii)的均满足线性关系,如图b所示。已知:CH3OH的产率=×100%。


①反应过程中,若气体密度维持不变,则能判断_______达到平衡。
a.反应(i)                      b.反应(ii)          c.反应(i)和(ii)                  d.不能说明反应( i)或(ii)
②反应(ii) 的∆H2_______0 (填“大于”或“小于”或“等于"),判断的理由是_______
③根据图b,确定直线I表示的反应是_______[填 “反应(i)”或“反应(ii)”]
(3)我国科研人员研究出在Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2氢化合成甲醇的反应历程如图所示。结合历程分析在反应气中加入少量的水蒸气_______(填“可以”或“不可以")提高甲醇产率,其可能的原因为_______
2022-04-13更新 | 612次组卷
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(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180.5KJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH2=-905.0KJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-483.6KJ·mol-1
①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH=_______
②已知合成氨反应的正反应活化能为Ea(单位为kJ·mol-1),则其逆反应活化能为_______kJ·mol-1(用含Ea的代数式表示)。
(2)T℃时,在2L的恒容密闭容器中投入2molN2和6molH2发生反应,平衡时H2的体积分数为50%,则该温度下的平衡常数K=_______;其他条件不变,若向此平衡体系中再充入3molH2和3molN2,则平衡_______(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
Ⅱ.1922年,德国奥堡工厂建成世界首座以NH3和CO2为原料生产尿素(NH2CONH2)的工业装置。该工艺的主要原理为:
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②NH2COONH4(l)H2O(l)+NH2CONH2(l) ΔH>0            (慢反应)
一定条件下,CO2的平衡转化率与温度、初始氨碳比[L=]的关系如图:

(3)两曲线中,L1_______L2(填“>”、“<”或“=”)。
(4)若L2=3,T1时,NH3的平衡转化率为_______
(5)其它条件不变,随着温度的升高,CO2的平衡转化率先升高后下降,“先升高”的原因是_______;“后下降”的原因是由于设备腐蚀加剧等因素,CO2的平衡转化率下降。
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