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
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:174 题号:20577956
“碳中和”是科学研究的热点问题。
Ⅰ.利用催化加氢制二甲醚,可以实现的再利用,涉及以下主要反应:
ⅰ.
ⅱ.
相关物质及能量变化如图1:

(1)反应ⅱ的___________,该反应在___________(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)恒压条件下,当起始量相等时,平衡时,的转化率和的选择性随温度变化如图2。已知:的选择性

①220°C时,反应一段时间后,测得A点的选择性为60%,不改变反应时间和温度,能提高的选择性的措施有___________(任写一种)。
②300°C后,的选择性下降,的平衡转化率上升,原因是___________
③300°C时,通入各1 mol,若只考虑反应ⅰ、ⅱ,平衡时的选择性、的平衡转化率均为40%,平衡时生成的物质的量为___________mol,此温度下反应ⅰ的平衡常数___________(列出计算式即可)。
Ⅱ.直接催化加氢生成甲酸是实现碳中和的另一种途径,在纳米金催化剂上,直接催化加氢生成甲酸。其反应历程如图3,其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注,TS为过渡态。

(3)①该历程中决速步骤的化学方程式是___________
②催化剂Au的晶胞结构如图4,若以一个Au原子为中心,其周围最多有___________个紧邻的Au原子。

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【推荐1】二甲醚()既是一种有机燃料,又是一种重要的有机化工原料。利用催化氢化制备二甲醚的反应原理如下;
Ⅰ.             
Ⅱ.             
Ⅲ.       
回答下列问题;
(1)_____________
(2)向起始温度为T℃的某绝热恒容密闭容器中充入2mol (g),只发生反应Ⅲ,平衡时的转化率为
①下列事实能说明反应Ⅲ已经达到平衡的是_____________(填标号)。
A.混合气体的密度不再发生变化                                 B.容器内混合气体的压强不再发生变化
C.的消耗速率等于的消耗速率             D.的体积分数不再发生变化
②若向起始温度为T℃的该绝热恒容密闭容器中充入(g)和(g)各1mol,平衡时的转化率为,则_____________1(填“>”“<”或“=”)。
③在有催化剂存在的条件下,反应Ⅲ的反应过程如图1所示,吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。该反应过程的决速步骤为_____________(填“第一步”或“第二步”),判断的理由是_____________

(3)CO也能和反应制取二甲醚,反应原理为
△H。一定条件下,将和CO按投料比通入1L反应器中发生该反应,其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图2所示(催化剂在320℃左右时的活性最大)。

   

①实际生产中一般采用的温度为300~340℃,而不采用200℃,原因是_____________________
②实际生产中,当温度选择为316℃时,采用的压强为,而不采用,原因是_________________
(4)高温时二甲醚蒸气发生分解反应:。迅速将二甲醚引入一个500℃的抽成真空的恒温恒容的密闭瓶中,在不同时刻测得的瓶内气体压强如下表所示。

t/min

0

10

20

30

40

50

/Kpa

50.0

78.0

92.0

99.0

100

100

①该反应达到平衡状态时,二甲醚的转化率为____________
②500℃时,该反应的平衡常数____________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
2024-05-15更新 | 196次组卷
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【推荐2】我国在应对气候变化工作中取得显著成效,并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。因此将转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。异丁烯作为汽油添加剂的主要成分,可利用异丁烷与反应来制备。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)已知:异丁烷、异丁烯、的燃烧热热化学方程式的焓变分别为,则_______(用题目给的反应焓变来表示)。
(2)向恒容密闭容器中加入,利用反应Ⅰ制备异丁烯。已知;正反应速率表示为,逆反应速率表示为,其中为速率常数。
①图中能够代表的曲线为_______(填“”“”“”或“”)。

②温度为时,该反应化学平衡常数_______,平衡时转化率_______50%(填“>”“=”或“<”)。
(3)重整技术是实现“碳中和”的一种理想的利用技术,反应为:。在时,将按物质的量之比为充入密闭容器中,分别在无催化剂及催化下反应相同时间,测得的转化率与温度的关系如图所示:

①a点时有催化剂和无催化剂的转化率相等的原因是_______
②在催化条件下,将按物质的量之比为充入密闭容器,的平衡转化率为a,此时平衡常数_______(以分压表示,分压=总压×物质的量分数;用含a、n、p的代数式表示)。
(4)相比于反应Ⅱ直接脱氢,有人提出加入适量空气。采用异丁烷氧化脱氢的方法制备异丁烯,发生反应,相比于异丁烷直接脱氢制备丁烯更好。从产率角度分析该方法的优点是_______
(5)利用电化学可以将有效转化为,装置如图所示(忽略电解前后溶液的体积变化):

①已知:电解效率。装置工作时,阴极除有生成外,还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下,当阳极生成氧气体积为时,测得整个阴极区内的,电解效率为_______
②研究表明,溶液会影响转化为的效率。如图是(以计)在水溶液中各种存在形式的物质的量分数δ随变化的情况。

时,的转化效率较高,溶液中相应的电极反应式为_______;在此条件下装置工作一段时间后,阴极附近溶液的_______(填标号:a.明显增大b.几乎不发生变化c.明显减小)。
2023-12-28更新 | 596次组卷
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【推荐3】航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理,可实现空间站中O2的循环利用。
sabatior反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
水电解反应:2H2O(l)2H2(g) + O2(g)
(1)将原料气按nCO2∶nH2=1:4置于密闭容器中发生Sabatier反应,测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线)。

①已知H2(g)、CH4(g)的燃烧热分别为A kJ/mol、BkJ/mol, H2O(l)=H2O(g) △H =C kJ/mol。计算Sabatier反应的△H=___kJ/mol。
②温度过高或过低均不利于该反应的进行,原因是________
③200℃达到平衡时体系的总压强为p,该反应平衡常数Kp的计算式为________。(不必化简。用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(2)Sabatier反应在空间站运行时,下列措施能提高CO2转化效率的是______(填标号)。
A.适当减压 B.增大催化剂的比表面积
C.反应器前段加热,后段冷却 D.提高原料气中CO2所占比例
E.合理控制反应器中气体的流速
(3) 一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)代替Sabatier反应。
在250℃,向体积为2L且带气压计的恒容密闭容器中通入0.08molH2和0.04molCO2发生Bosch 反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g) △ H
①若反应起始和平衡时温度相同(均为250℃),测得反应过程中压强(P)随时间(t)的变化如图I 曲线a所示,则△H___0(填“>”“<”或“不确定”) ;若其它条件相同,仅改变某一条件时,测得其压强(P)随时间(t)的变化如图I 曲线b所示,则改变的条件是______________
②图II是甲、乙两同学描绘上述反应平衡常数的对数值(lgK)与温度的变化关系,其中正确的曲线是____________(填“甲”或“乙”):m值为____________

③Bosch反应必须在高温下才能启动,原因是__________________
2017-06-05更新 | 357次组卷
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