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:0.4 引用次数:104 题号:20977699
甲醇是重要的化工原料之一,也可用作燃料,利用合成气(主要成分为CO、)可以合成甲醇,涉及的反应如下:
反应ⅰ:   
反应ⅱ:   
反应ⅲ:   
请回答下列问题:
(1)在某催化剂作用下,反应ⅰ的反应历程如图所示(图中数据表示微粒数目以及微粒的相对总能量,*表示吸附在催化剂上)

①反应ⅰ的反应热__________
②反应ⅰ在__________(填“较低”或“较高”)温度下才能自发进行。
③结合反应历程,写出反应ⅰ中生成甲醇的决速步骤的反应方程式:__________
(2)反应ⅰ的Arrhenius经验公式为活化能,k为速率常数,RC均为常数,T为温度),实验数据如图中曲线M所示。当改变外界条件时,实验数据如图中曲线N所示,则实验可能改变的外界条件是__________

(3)将一定量的充入密闭容器中并加入合适的催化剂,只发生反应ⅱ和ⅲ。相同温度下,在不同压强下测得的平衡转化率、的选择性[%]和CO的选择性[%]随压强的变化曲线如图所示:

图中表示的平衡转化率的曲线是__________(填“m”“n”或“p”),简述判断方法:__________
(4)有研究认为,在某催化剂作用下反应ⅱ先后通过反应ⅲ、ⅰ来实现。保持温度T不变,向一恒容密闭容器中充入,在该催化剂作用下发生反应,经达到平衡,测得的物质的量为,起始及达平衡时容器的总压强分别为,则从开始到平衡用分压表示的平均反应速率为__________(用含a的式子表示,下同,分压=总压×物质的量分数);反应ⅱ的压强平衡常数__________为用分压代替浓度计算的平衡常数)。
(5)光催化制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原的机理如图所示,光照时,低能导带失去电子并产生空穴(,具有强氧化性),电子跃迁至高能导带。在铜基助催化剂上发生的电极反应式为__________

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①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.0 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+ H2O(g) △H2= -20.0 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应①在_____________(填“低温”或“高温”)下易自发进行。
(2)写出由合成气(CO、H2)直接制备CH3OCH3的热化学方程式:______________
(3)温度为500K时,在2L的密闭容器中充入2mol CO和6molH2发生反应①、②,5min时达到平衡,平衡时CO的转化率为60%,c(CH3OCH3) = 0.2 mol·L-1,用H2表示反应①的速率是________,反应②的平衡常数K=____________
若在500K时,测得容器中n(CH3OCH3)=2n(CH3OH),此时反应②的v_____v(填“>”、“<”或“=”)。
(4)研究发现,在体积相同的容器中加入物质的量相同的CO和H2出发生反应①、②,在不同温度和有无催化剂组合下经过相同反应时间测得如下实验数据:
T (K)催化剂CO转化率(%)CH3OCH3选择性(%)
4731036
5001239
500Cu/ZnO2081

【备注】二甲醚选择性:转化的CO中生成CH3OCH3百分比
①相同温度下,选用Cu/ZnO作催化剂,该催化剂能_______(填标号)。
A.促进平衡正向移动B.提高反应速率C.降低反应的活化能
D.改变反应的焓变E.提高CO的平衡转化率
②表中实验数据表明,在500K时,催化剂Cu/ZnO对CO转化成CH3OCH3的选择性有显著的影响,其原因是__________________________
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写出在阴极表面发生的电极反应式:_____________
(二)天然气为原料合成氨技术简易流程如下:

一段转化主要发生的反应如下:
①CH4(g) +H2O(g) CO(g)+3H2(g)     ΔH1 = 206 kJ·molˉ1
②CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)     ΔH2 = -41 kJ·molˉ1
二段转化主要发生的反应如下:
③2CH4(g)+ O2(g) 2CO(g)+4H2(g)             ΔH3 = -71.2 kJ·molˉ1
④2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)                      ΔH4 = -282 kJ·molˉ1
(1)已知CO中不含C=O,H-H的键能为436 kJ·molˉ1,H-O的键能为463 kJ·molˉ1,C-H的键能为414 kJ·molˉ1,试计算C=O的键能_________
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