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 > 影响化学反应速率的因素 > 影响化学反应速率的外因 > 催化剂对化学反应速率的影响
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:349 题号:21130244
“氢经济”是“双碳”转型中非常关键的一环。大量安全制氢是关键技术之一。
方法一:工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应:
反应①
反应②
(1)下列操作中,能提高平衡转化率的是_____。(双选)
A.增大的浓度B.分离出
C.恒温恒压下通入惰性气体D.加入催化剂

(2)恒温条件下,1L密闭容器中,反应达平衡时,的转化率为的物质的量为,则反应①的平衡常数_____。(用表示)
方法二:用与制备可以同时实现资源化利用,其反应历程如下:
反应①
反应②
已知:为吸附型活性炭。
(3)使用不同催化剂时,相同时间内测得的转化率随温度的变化如下图所示:

催化效果最佳的是催化剂_____(选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”),b点的_____(选填“>”、“<”或“=”),c点转化率比a点低的可能原因是_____。(任写一点)
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【推荐1】氢能是一种公认的高热值清洁能源,目前世界各国正致力于将高污染高排放的碳能源,过渡成清洁高效低排放的氢能源。
(1)我国氢气的主要来源是焦炉气制氢,所制得的氢气含有较多的CO和H2S,干法脱硫是用氧化铁将硫元素转化为硫化铁。干法脱硫的反应方程式为_______
(2)我国科研人员用木屑水蒸气气化制取氢燃料,在一定条件下,反应器中存在的主要反应如下:
I.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)              ΔH1
II.C(s)+2H2(g) CH4(g)                     ΔH2
III.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)              ΔH3
IV.CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)        ΔH4
①为研究反应II的热效应,以0.1molC(s)、0.2molH2(g)或0.1molCH4(g)为初始原料,在1023K、100kPa条件下,分别在恒压容器中进行反应。达平衡时,以C(s)、H2(g)为原料,体系向环境放热akJ;以CH4(g)为原料,体系从环境吸热bkJ。忽略副反应热效应,则反应II焓变ΔH2(1023K、100kPa)=_______
研究表明CaO的添加量按照CaO中所含的Ca和木屑所含C的物质的量比 确定,在750℃,控制水蒸气流量为定值,探究催化剂的催化效果,结果如下表所示。
n(Ca)/n(C)气体体积分数/%转化率/%
H2COCO2CH4
045.5822.7022.377.5461.22
0.552.9521.7419.115.1456.59
1.058.6222.3712.605.3161.42

由0到0.5时,H2的体积分数显著增加的原因_______
③随着反应的进行,发现CaO的吸收能力逐渐降低,原因是_______
④750℃,=1.0,假设各反应达平衡后气体组成如上表,平衡总压为P MPa,则反应I的压强平衡常数KP=_______MPa(保留1位小数)。
(3)将氢气储存于液体燃料中,可以解决氢气的安全高效存储和运输。由于甲醇具有单位体积储氢量高、活化温度低等优点,是理想的液体储氢分子。我国学者构建一种双功能结构的催化剂,反应过程中,在催化剂的表面同时活化水和甲醇。下图是甲醇脱氢转化的反应历程(TS表示过渡态)。

根据上图判断甲醇脱氢反应中断裂的化学键是_______
2022-11-04更新 | 244次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐2】I.以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)       ΔH1=-49.5kJ•mol-1
反应II:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)       ΔH2
反应III:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)     ΔH3>0
回答下列问题:
(1)已知反应II低温下自发,则ΔH2____0kJ•mol-1(填“﹥”或“﹤”)。
(2)一定条件下,向体积一定的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,测定CO2的平衡转化率为60%,CH3OH选择性为50%,求此温度下反应III的平衡常数K=___。(CH3OH选择性=×100%)
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CH3OH的平衡产率(图甲)随温度的变化关系如图所示。

①图甲中,压强p1、p2、p3由大到小的顺序为___
②图甲中,一定压强下,CH3OH的平衡产率随温度升高而下降的原因是___
II.(4)某课题组利用CO2在Ni粉催化氢化制甲烷的研究过程如下:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。反应结束后,气体中检测到CH4、H2、CO2、H2O外,还检测到HCOOH。CH4、HCOOH、H2的产量和镍粉用量的关系如图所示(仅改变镍粉用量,其他条件不变)

已知:HCOOH是CO2转化为CH4的中间体,即:CO2HCOOHCH4。下列说法正确的是___(填字母)
A.镍粉反应I和II的催化剂                         B.镍粉仅为反应II的催化剂。
C.反应I的活化能大于反应II的活化能        D.增大CO2浓度有利于提高CO2平衡转化率
2021-06-28更新 | 209次组卷
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【推荐3】3-丁酮酸乙酯在有机合成中用途极广,广泛用于药物合成,还用作食品的着香剂。其相对分子质量为130,常温下为无色液体,沸点 181℃,受热温度超过95℃摄氏度时就会分解;易溶于水,与乙醇、乙酸乙酯等有机试剂以任意比混溶;实验室可用以乙酸乙酯和金属钠为原料制备。乙酸乙酯 相对分子质量为88,常温下为无色易挥发液体,微溶于水,沸点77℃。
【反应原理】
   
【实验装置】
   
【实验步骤】
1.加热反应:向反应装置中加入32 mL(28.5g,0.32mol)乙酸乙酯、少量无水乙醇、1.6 g(0.07mol)切细的金属钠,微热回流1.5~3小时,直至金属钠消失。
2.产物后处理:冷却至室温,卸下冷凝管,将烧瓶浸在冷水浴中,在摇动下缓慢的加入32 mL 30%醋酸水溶液,使反应液分层。用分液漏斗分离出酯层。酯层用5%碳酸钠溶液洗涤,有机层放入干燥的锥形瓶中,加入无水碳酸钾至液体澄清。
3.蒸出未反应的乙酸乙酯:将反应液在常压下蒸馏至100℃。然后改用减压蒸馏,得到产品2.0g。
回答下列问题:
(1)从反应原理看,无水乙醇的作用是_____________
(2)反应装置中加干燥管是为了__________。两个装置中冷凝管的作用__________(填“相同”或“不相同”),冷却水进水口分别为_______________________(填图中的字母)。
(3)产物后处理中,滴加稀醋酸的目的是__________,稀醋酸不能加多了,原因是___________。用分液漏斗分离出酯层的操作叫____________。碳酸钠溶液洗涤的目的是_________________。加碳酸钾的目的是______________
(4)采用减压蒸馏的原因是_______________
(5)本实验所得到的3-丁酮酸乙酯产率是_____________(填正确答案标号)。
A.10%B.22%C.19%D.40%
2016-12-09更新 | 524次组卷
共计 平均难度:一般