“碳储科学”主要研究方向涉及二氧化碳的捕获、转化等领域。回答下列问题:
(1)为了减少温室气体的排放,下列有利于固定的措施有___________(填序号)。
(2)高浓度的碳酸钾溶液可作为二氧化碳的捕获剂,为了更好的捕获二氧化碳,碳酸钾溶液的温度需要控制在90~110℃,压强采用___________ (填“常压”“低于常压”或“高于常压”)。
(3)目前将二氧化碳转化为甲醇的技术已经成熟,合成过程中涉及的反应如下:
主反应:
副反应:
已知:、CO燃烧热的分别为和,液态水汽化热的为,则副反应的___________ 。
(4)初始时,保持压强为合成甲醇。达到平衡时,的转化率、和CO的选择性随温度变化关系如图。
已知:的选择性;
CO的选择性。
①甲醇的选择性曲线是___________ (填“m”或“n”),写出判断的理由___________ 。
②270℃反应达到平衡,氢气的分压为___________ ,副反应的为___________ 。(均保留2位有效数字)
(5)某甲醇燃料电池能量转化效率为85%,则该甲醇燃料电池的比能量为___________ [计算结果保留1位小数,比能量,甲醇燃烧热的为,]。
(1)为了减少温室气体的排放,下列有利于固定的措施有___________(填序号)。
A.燃煤中添加生石灰 | B.大力植树造林 |
C.使用清洁能源可燃冰 | D.将重油裂解为轻质油 |
(2)高浓度的碳酸钾溶液可作为二氧化碳的捕获剂,为了更好的捕获二氧化碳,碳酸钾溶液的温度需要控制在90~110℃,压强采用
(3)目前将二氧化碳转化为甲醇的技术已经成熟,合成过程中涉及的反应如下:
主反应:
副反应:
已知:、CO燃烧热的分别为和,液态水汽化热的为,则副反应的
(4)初始时,保持压强为合成甲醇。达到平衡时,的转化率、和CO的选择性随温度变化关系如图。
已知:的选择性;
CO的选择性。
①甲醇的选择性曲线是
②270℃反应达到平衡,氢气的分压为
(5)某甲醇燃料电池能量转化效率为85%,则该甲醇燃料电池的比能量为
23-24高三上·湖北·期中 查看更多[2]
更新时间:2023-11-27 12:20:16
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
【推荐1】碳和氮的化合物在生产、生活中广泛存在。请回答下列问题:
(1)甲醇是重要的化工原料,又可作为燃料,工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。
①下列措施能使反应③的平衡体系中增大的是_______ (填字母代号)。
A.将H2O(g)从体系中分离出去
B.恒容充入H2(g), 使体系压强增大
C.升高温度
D.恒容时再充入l mol H2(g)
②500℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、 CH3OH(g)、 H2O(g)的浓度分别为0.8 mol/L、0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.15 mol/L,则此时v(正)________ (填“>”“ =“或“<")v (逆)。
(2)如图表示反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0 在某一时间段反应速率与反应过程的曲线关系图:
①达到平衡后,若只改变一个条件,则t1条件为_____ ;t3条件为_____ ;t4条件为_____ ;
②则图中氨的百分含量最低的时间段是________ (填选项字母).
A. t0-t1 B. t2-t3 C. t3-t4 D. t5-t6 .
③请在上图中画出t6时刻既增加氢气浓度同时又减小氨气浓度的速率随时间的变化图____________ 。
(1)甲醇是重要的化工原料,又可作为燃料,工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关反应的化学方程式及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。
化学反应 | 化学平衡常数 | 温度(℃) | ||
500 | 700 | 800 | ||
①2H2(g)+CO(gCH3OH(g) △H | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) △H2 | K2 | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
③3H2(g)+CO2(g)H3OH(g)+ H2O(g) △H3 | K3 |
①下列措施能使反应③的平衡体系中增大的是
A.将H2O(g)从体系中分离出去
B.恒容充入H2(g), 使体系压强增大
C.升高温度
D.恒容时再充入l mol H2(g)
②500℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、 CH3OH(g)、 H2O(g)的浓度分别为0.8 mol/L、0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.15 mol/L,则此时v(正)
(2)如图表示反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0 在某一时间段反应速率与反应过程的曲线关系图:
①达到平衡后,若只改变一个条件,则t1条件为
②则图中氨的百分含量最低的时间段是
A. t0-t1 B. t2-t3 C. t3-t4 D. t5-t6 .
③请在上图中画出t6时刻既增加氢气浓度同时又减小氨气浓度的速率随时间的变化图
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解答题-实验探究题
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适中
(0.65)
名校
【推荐2】Ⅰ.用如图所示的装置测定中和反应反应热。实验药品:100mL 0.50盐酸、溶液、氨水。
实验步骤:略。
已知弱碱电离时吸热。
回答下列问题。
(1)从实验装置上看,还缺少___________ ,其能否用铜质材料替代?___________ (填“能”或“不能”),理由是___________ 。
(2)装置中隔热层的作用是___________ 。
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各50mL混合(溶液密度均为),生成的溶液的比热容,测得温度如下:
①两组实验结果存在差异的原因是___________ 。
②的=___________ (保留一位小数)。
③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热偏大,则可能的原因是___________ (填序号)。
A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度
B.做该实验时室温较高
C.杯盖未盖严
D.NaOH溶液一次性迅速倒入
II.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(4)如图是和反应生成过程中能量的变化示意图,请写出1mol和反应的热化学方程式:___________ 。(5)用催化还原NO,还可以消除氮氧化物的污染。已知:
①
②
若1mol还原NO至,则该反应过程中的反应热=___________ (用含a、b的式子表示)。
III.反应过程的能量变化如图所示。已知:氧化为的。请回答下列问题:
(6)图中A表示___________ 。E的大小对该反应的反应热___________ (填“有”或“无”)影响。该反应通常用作催化剂,加会使图中B点___________ (填“升高”还是“降低”),ΔH___________ (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(7)图中ΔH=___________ 。
实验步骤:略。
已知弱碱电离时吸热。
回答下列问题。
(1)从实验装置上看,还缺少
(2)装置中隔热层的作用是
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各50mL混合(溶液密度均为),生成的溶液的比热容,测得温度如下:
反应物 | 起始温度 | 最高温度 |
甲组(HCl+NaOH) | 15.0 | 18.3 |
乙组 | 15.0 | 18.1 |
②的=
③某同学利用上述装置重新做甲组实验,测得反应热偏大,则可能的原因是
A.测完盐酸的温度直接测NaOH溶液温度
B.做该实验时室温较高
C.杯盖未盖严
D.NaOH溶液一次性迅速倒入
II.氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(4)如图是和反应生成过程中能量的变化示意图,请写出1mol和反应的热化学方程式:
①
②
若1mol还原NO至,则该反应过程中的反应热=
III.反应过程的能量变化如图所示。已知:氧化为的。请回答下列问题:
(6)图中A表示
(7)图中ΔH=
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐3】氨和甲烷等原料在工业生产中发挥着重要的作用。
Ⅰ.我国科学家以MoS2 为催化剂,通过调节催化剂/电解质的表界面相互作用,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示。
(1)将Na2SO4溶液换成Li2SO4溶液后,反应速率明显加快的主要原因是加快了下列____________ 转化的反应速率(填标号)。
A.N2→*N2 B.*N2→*N2H C.*N2H3→*N D.*NH→*NH2
Ⅱ. 甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式,其化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。回答下列问题:
(2)已知:CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH1=akJ·mol—1,
2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) ΔH2=b kJ·mol—1,
2H2(g) +O2(g)=2 H2O (l) ΔH3=c kJ·mol—1
CO(g)+ H2O(g)= CO2(g)+ H2 (g) ΔH4=d kJ·mol—1
则甲烷水蒸气重整反应的ΔH=____________ kJ·mol—1(用字母a、b、c、d表示)通过计算机模拟实验,对400~1200℃、操作压强为0.1MPa条件下,不同水碳比(1~10)进行了热力学计算,反应平衡体系中H2物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示:
①结合如图回答:当平衡温度一定时,H2的物质的量分数与水碳比(1~10)的关系是________ ,其原因是_____________ 。
②若密闭容器中仅发生CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),平衡温度为750℃,水碳比为1.0时,H2的物质的量分数0.5,甲烷的转化率为___________ ,其压强平衡常数Kp为________ ;用气体分压表示反应速率方程为v=k p(CH4)·p—1(H2),则此时反应速率v=_________ 。(已知:气体分压=气体的物质的量分数×总压,速率方程中k 为速率常数)。
Ⅲ.利用天然气合成氨,并生产尿素的流程如下:
(3)“电化学转化与分离”装置如图,混合气中CO转化成CO2的电极反应式为______ 。
Ⅰ.我国科学家以MoS2 为催化剂,通过调节催化剂/电解质的表界面相互作用,在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨,其反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示。
(1)将Na2SO4溶液换成Li2SO4溶液后,反应速率明显加快的主要原因是加快了下列
A.N2→*N2 B.*N2→*N2H C.*N2H3→*N D.*NH→*NH2
Ⅱ. 甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式,其化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。回答下列问题:
(2)已知:CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH1=akJ·mol—1,
2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) ΔH2=b kJ·mol—1,
2H2(g) +O2(g)=2 H2O (l) ΔH3=c kJ·mol—1
CO(g)+ H2O(g)= CO2(g)+ H2 (g) ΔH4=d kJ·mol—1
则甲烷水蒸气重整反应的ΔH=
①结合如图回答:当平衡温度一定时,H2的物质的量分数与水碳比(1~10)的关系是
②若密闭容器中仅发生CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),平衡温度为750℃,水碳比为1.0时,H2的物质的量分数0.5,甲烷的转化率为
Ⅲ.利用天然气合成氨,并生产尿素的流程如下:
(3)“电化学转化与分离”装置如图,混合气中CO转化成CO2的电极反应式为
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解答题-工业流程题
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适中
(0.65)
解题方法
【推荐1】Pd/Al2O3是常见的催化剂。一种废Pd/Al2O3纳米催化剂的主要成分及含量为:Al2O3(92.8%),SiO2(5.0%),Pd(0.3%),Pt和炭(共约1.0%)。采用如图工艺从废催化剂中提取金属Pd并制备明矾。
回答下列问题:
(1)为提高“碱浸”效率,可采取的措施有____ (任写两条)。
(2)试剂a的化学式为____ 。
(3)“一系列操作”是指____ 、过滤、洗涤。
(4)“酸浸”时,Pt和Pd分别转化为PtCl和PdCl,写出Pd转化为PtCl的离子方程式:____ 。
(5)“酸浸”时,若用O3替代H2O2,则氧化效率(单位质量的物质得到的电子数)将____ (填“提高”“降低”或“不变”)。
(6)“络合”过程后得到Pd(NH3)和Pt(NH3),“沉淀”时,搅拌滴加盐酸调节pH将[Pd(NH3)4]Cl2转化为[Pd(NH3)2]Cl2沉淀,结合平衡移动原理解释实现转化的原因是____ 。
(7)采用工艺:“”也能得到金属Pd,试从绿色化学角度分析该工艺的不足____ 。
回答下列问题:
(1)为提高“碱浸”效率,可采取的措施有
(2)试剂a的化学式为
(3)“一系列操作”是指
(4)“酸浸”时,Pt和Pd分别转化为PtCl和PdCl,写出Pd转化为PtCl的离子方程式:
(5)“酸浸”时,若用O3替代H2O2,则氧化效率(单位质量的物质得到的电子数)将
(6)“络合”过程后得到Pd(NH3)和Pt(NH3),“沉淀”时,搅拌滴加盐酸调节pH将[Pd(NH3)4]Cl2转化为[Pd(NH3)2]Cl2沉淀,结合平衡移动原理解释实现转化的原因是
(7)采用工艺:“”也能得到金属Pd,试从绿色化学角度分析该工艺的不足
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解答题-原理综合题
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(0.65)
解题方法
【推荐2】大气环境中的减量化排放受到国内外广泛关注。利用碳还原NO的反应为:。回答下列问题:
(1)该反应在常温下可以自发进行,则反应的________ 0(填“”“”或“”),有利于提高NO平衡转化率的条件是________ (任写一条)。
(2)以上反应可分为如下四步反应历程,写出其中第三步的反应:
第一步:
第二步:
第三步:________
第四步:
(3)对比研究活性炭负载钙、镧氧化物的反应活性。在三个反应器中分别加入C、、,通入使其浓度达到。不同温度下,测得第2小时NO去除率如图所示:
①据图分析,490℃以下,三种情况下反应的活化能最小的是________ (用a、b、c表示);、去除NO效果比C更好,其依据是________ (写一条)。
②上述实验中,490℃时,若测得对NO的去除率为60%,则可能采取的措施是________ 。
A.及时分离出 B.压缩体积
C.恒容下,向体系中通入氮气 D.寻找更好的催化剂
③490℃时的反应速率________ ,该温度下此反应的平衡常数为121,则反应达平衡时NO的去除率为________ (保留二位有效数字)。
(1)该反应在常温下可以自发进行,则反应的
(2)以上反应可分为如下四步反应历程,写出其中第三步的反应:
第一步:
第二步:
第三步:
第四步:
(3)对比研究活性炭负载钙、镧氧化物的反应活性。在三个反应器中分别加入C、、,通入使其浓度达到。不同温度下,测得第2小时NO去除率如图所示:
①据图分析,490℃以下,三种情况下反应的活化能最小的是
②上述实验中,490℃时,若测得对NO的去除率为60%,则可能采取的措施是
A.及时分离出 B.压缩体积
C.恒容下,向体系中通入氮气 D.寻找更好的催化剂
③490℃时的反应速率
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解答题-工业流程题
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名校
【推荐3】含有的废水具有较强的毒性,工业上常用钡盐沉淀法处理含有的废水并回收重铬酸。处理废水的具体流程如下:
已知:、易溶于水,其它几种盐在常温下的溶度积如下表所示
(1) 溶液中同时存在:,向含的废水中加入,该平衡向___________ 方向移动(填“正反应”或“逆反应”)。
(2)向滤液1中加入的目的是使从溶液中沉淀出来。结合表中数据,说明选用而不选用处理废水的理由:___________ 。
(3)研究温度对沉淀效率的影响实验结果如下:在相同的时间间隔内,不同温度下的沉淀率如图1所示。
已知: ,的沉淀效率随温度变化的原因是___________ 。
(4)向固体2中加入硫酸,回收重铬酸。硫酸浓度对重铬酸的回收率如图2所示。结合化学平衡移动原理,解释使用的硫酸时,重铬酸的回收率明显高于使用的硫酸的原因:___________ 。
(5)综上所述,沉淀并进一步回收重铬酸的效果与___________ 有关。
已知:、易溶于水,其它几种盐在常温下的溶度积如下表所示
物质 | ||||
溶度积 |
(2)向滤液1中加入的目的是使从溶液中沉淀出来。结合表中数据,说明选用而不选用处理废水的理由:
(3)研究温度对沉淀效率的影响实验结果如下:在相同的时间间隔内,不同温度下的沉淀率如图1所示。
已知: ,的沉淀效率随温度变化的原因是
(4)向固体2中加入硫酸,回收重铬酸。硫酸浓度对重铬酸的回收率如图2所示。结合化学平衡移动原理,解释使用的硫酸时,重铬酸的回收率明显高于使用的硫酸的原因:
(5)综上所述,沉淀并进一步回收重铬酸的效果与
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【推荐1】治理大气和水体污染对建设美丽家乡,打造宜居环境具有重要意义。
(1)CO泄漏会导致人体中毒,用于检测CO的传感器的工作原理如图一所示。写出电极I上发生的反应式_______ ,工作一段时间后溶液中的浓度________ (填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)用氧化HCl制取,可提高效益,减少污染。反应为: ,通过控制条件,分两步循环进行,可使HCl转化率接近100%,其原理如图二所示。过程Ⅰ的反应为:。过程II反应的热化学方程式(用和表示)___________ 。
(3)在温度℃,容积为1L的绝热容器中,充入0.2mol,发生反应:,容器中的相关量随时间变化如图所示。
①反应到6s时,的转化率是___________ 。
②根据图示,以下各点表示反应达到平衡状态的是___________ 。
a.X b.Y c.Z d.W
③此容器中反应达平衡时,温度若为℃,此温度下的平衡常数K=___________ 。
(4)工业上用溶液吸收法处理。25℃时用1的溶液吸收,当溶液pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为___________ 。已知25℃时,的电离常数,。
(1)CO泄漏会导致人体中毒,用于检测CO的传感器的工作原理如图一所示。写出电极I上发生的反应式
(2)用氧化HCl制取,可提高效益,减少污染。反应为: ,通过控制条件,分两步循环进行,可使HCl转化率接近100%,其原理如图二所示。过程Ⅰ的反应为:。过程II反应的热化学方程式(用和表示)
(3)在温度℃,容积为1L的绝热容器中,充入0.2mol,发生反应:,容器中的相关量随时间变化如图所示。
①反应到6s时,的转化率是
②根据图示,以下各点表示反应达到平衡状态的是
a.X b.Y c.Z d.W
③此容器中反应达平衡时,温度若为℃,此温度下的平衡常数K=
(4)工业上用溶液吸收法处理。25℃时用1的溶液吸收,当溶液pH=7时,溶液中各离子浓度的大小关系为
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
【推荐2】Ⅰ.利用甲烷催化还原NOx消除氮氧化物的污染
①CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1 160 kJ·mol-1
③CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-867 kJ·mol-1
(1)如果三个反应的平衡常数依次为K1、K2、K3,则K3=________ (用K1、K2表示)。
(2)在2L恒容密闭容器中充入1 mol CH4和2 mol NO2进行反应③,CH4的平衡转化率α(CH4)与温度和压强的关系如图所示。
①若容器中的压强为p2,y点:v正________ (填“大于”“等于”或“小于”)v逆。
②x点对应温度下反应的平衡常数K=________ 。
Ⅱ.甲烷蒸气转化法制H2的主要反应为:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
(3)在恒容密闭容器中充入2 mol CH4和H2O(g)的混合气体,且CH4和H2O(g)的物质的量之比为x,相同温度下达到平衡时测得H2的体积分数φ(H2)与x的关系如图所示。
则CH4的转化率:a点________ (填“>”“=”或“<”,下同)b点,CH4(g)的浓度:a点________ b点,氢气的产率:a点________ b点。
①CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1 160 kJ·mol-1
③CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-867 kJ·mol-1
(1)如果三个反应的平衡常数依次为K1、K2、K3,则K3=
(2)在2L恒容密闭容器中充入1 mol CH4和2 mol NO2进行反应③,CH4的平衡转化率α(CH4)与温度和压强的关系如图所示。
①若容器中的压强为p2,y点:v正
②x点对应温度下反应的平衡常数K=
Ⅱ.甲烷蒸气转化法制H2的主要反应为:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
(3)在恒容密闭容器中充入2 mol CH4和H2O(g)的混合气体,且CH4和H2O(g)的物质的量之比为x,相同温度下达到平衡时测得H2的体积分数φ(H2)与x的关系如图所示。
则CH4的转化率:a点
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【推荐3】化石能源对环境污染严重,且不可再生。氢能是重要的绿色能源,越来越受到各国的重视,中国科学院利用生物乙醇来制取氢气的部分反应过程如下图所示。(1)已知:
反应Ⅱ:
则反应I的热化学方程式为______ 。
(2)反应Ⅱ在不同进气比[n(CO):n(H2O)]、不同温度下,测得相应的CO平衡转化率见下表(各点对应的其他反应条件都相同)。
①c点平衡混合物中H2的体积分数为______ ,a、c两点对应的反应温度Ta______ Tc(填“<”“=”或“>”),c点对应的平衡常数K=______ 。
②有利于提高CO平衡转化率的是______ (填标号)。
A.增大压强 B.降低温度 C.增大进气比[n(CO):n(H2O)] D.加入高效催化剂
(3)反应Ⅱ在工业上称为一氧化碳的催化变换反应,若用表示催化剂,则反应历程可用下式表示:
第一步:;第二步:
第二步比第一步反应慢,则第二步反应的活化能比第一步反应______ 。反应整个反应过程中,那个物质的浓度对总反应速率影响最大______ (填标号)。
A.水蒸气 B.氢气 C.一氧化碳 D.二氧化碳
(4)研究所表明,CO催化变换反应的速率方程为式中,,分别表示相应的物质的量分数,为平衡常数,k为反应的速率常数,温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时,催化变换反应的______ (填“增大”或“减小”)。根据速率方程分析,时逐渐减小的原因是______ 。
反应Ⅱ:
则反应I的热化学方程式为
(2)反应Ⅱ在不同进气比[n(CO):n(H2O)]、不同温度下,测得相应的CO平衡转化率见下表(各点对应的其他反应条件都相同)。
平衡点 | a | b | c | d |
n(CO):n(H2O) | 2 | 2 | 1 | 1 |
CO平衡转化率/ | 25 | 68 | 25 | 60 |
①c点平衡混合物中H2的体积分数为
②有利于提高CO平衡转化率的是
A.增大压强 B.降低温度 C.增大进气比[n(CO):n(H2O)] D.加入高效催化剂
(3)反应Ⅱ在工业上称为一氧化碳的催化变换反应,若用表示催化剂,则反应历程可用下式表示:
第一步:;第二步:
第二步比第一步反应慢,则第二步反应的活化能比第一步反应
A.水蒸气 B.氢气 C.一氧化碳 D.二氧化碳
(4)研究所表明,CO催化变换反应的速率方程为式中,,分别表示相应的物质的量分数,为平衡常数,k为反应的速率常数,温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下,反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时,催化变换反应的
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