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:286 题号:21659085
CO2资源化利用受到越来越多的关注,它能有效减少碳排放,有效应对全球的气候变化,并且能充分利用碳资源。二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放,涉及的反应如下:
I.  
II. kJmol-1 
III.  kJmol-1 
回答下列问题:
(1)CO2分子的空间结构为___________形。
(2)___________kJmol-1
(3)平衡常数___________(用表示)。
(4)为提高反应Ⅲ中的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填标号)。
A.低温、高压B.高温、低压C.低温、低压D.高温、高压
(5)不同压强下,按照投料,发生反应I,实验测得的平衡转化率随温度的变化关系如下图所示。

①压强由大到小的顺序为___________,判断的依据是___________
②图中A点对应的甲醇的体积分数是___________%(计算结果保留1位小数)。
(6)在恒温恒压(压强为p)的某密闭容器中,充入1mol和3mol,仅发生反应I和II,经过一段时间后,反应I和II达到平衡,此时测得的平衡转化率为20%,甲醇的选择性为50%{甲醇选择性[]},则该温度下反应I的平衡常数___________(写出计算式即可,分压=总压×物质的量分数)。
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解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐1】苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料,国内外目前生产苯乙烯的方法主要是乙苯催化脱氢法,反应方程式为:
(1)已知部分物质的燃烧热数据如下表,利用表中数据计算_______(用a、b、c表示)
物质燃烧热
乙苯
苯乙烯
氢气

(2)实际生产过程中,通常向乙苯中掺混氮气(不参与反应),保持体系总压为100kPa下进行反应,不同投料比m下乙苯的平衡转化率随反应温度变化关系如图所示。(其中投料比m为原料气中乙苯和的物质的量之比,取值分别为1∶0、1∶1、1∶5、1∶9)

①在乙苯中掺混氮气的目的是_______
②投料比m为1∶0的曲线是_______(填曲线标号)。
③若一定的投料比,反应温度恒定时,并保持体系总压为常压的条件下进行反应,下列事实能作为该反应达到平衡的依据的是_______(填字母)。
A.       
B.容器内气体密度不再变化
C.容器内苯乙烯与的分子数之比不再变化       
D.容器内气体的平均相对分子质量不再变化
(3)近年来,有研究者发现若将上述生产过程中通入改为通入,在气氛中乙苯催化脱氢制苯乙烯更容易进行,反应历程如图:

①该过程中发生反应的化学方程式为_______
②根据反应历程分析,催化剂表面酸碱性对乙苯脱氢反应性能影响较大,如果催化剂表面碱性太强,会降低乙苯的转化率,碱性太强使乙苯转化率降低的原因是_______(说出一点即可)。
③在600℃下,向恒容密闭容器中充入2mol乙苯和,平衡时乙苯的转化率为50%,且容器内气体总物质的量为5mol,则_______
2023-03-09更新 | 211次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐2】甲醇(CH3OH)和二甲醚(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料,具有清洁、高效等性能。
(1)CO2可用于合成二甲醚(CH3OCH3),有关反应的热化学方程式如下:
CO2(g) + 3H2(g)=CH3OH(g) + H2O(g) △H=-49.0 kJ·mol-1
2CH3OH(g)=CH3OCH3(g) + H2O(g) △H=-23.5 kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g) △H= + 44 kJ·mol-1
则CO2与H2反应合成二甲醚生成液态水的热化学方程式为:____________________
(2)工业上合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJ·mol-1。 下列不能说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是___________
A.v(H2) = 2v(CH3OH) B.n(CO):n(H2):n(CH3OH)=1:2:1
C.混合气体的密度不变        D.混合气体的平均相对分子质量不变     E.容器的压强不变
(3)若反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g)在某温度下的化学平衡常数为400,此温度下,在密闭容器中加入一定量甲醇,反应进行到某时刻,测得各物质的浓度如下表所示:
物质CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)
浓度(mol·L-10.440.600.60

①比较该时刻正、逆反应速率的大小:v(正)_____v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②若加入甲醇后,经10 min反应达到平衡,则平衡后c(CH3OH)=______________
该时间内反应速率v(CH3OCH3)=_____________
(4)利用二甲醚(CH3OCH3)设计一个燃料电池,用KOH溶液作电解质溶液,石墨做电极,该电池负极电极反应式为___________________________。以此燃料电池作为外接电源按如图所示电解硫酸铜溶液,如果起始时盛有1000mLpH=5的硫酸铜溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1,若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入______其质量约为_____g。
2019-12-22更新 | 89次组卷
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【推荐3】“十三五”期间中国应对气候变化工作取得显著成效,并向国际社会承诺2030年“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。CO2的的回收及综合利用越来越受到国际社会的重视,将CO2转化为高附加值化学品已成为有吸引力的解决方案。
I.CO2合成二甲醚(DME):
(1)合成二甲醚反应:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-25kJ/mol
则合成二甲醚的反应的ΔH=_______kJ/mol。
(2)将1 mol CO2、3mol H2通入容积为1L的恒容密闭容器中合成二甲醚,200℃时容器内CO2的物质的量随时间的变化如表所示:
时间/min-1102030405060
n(CO2)mol0.310.530.400.300.200.20

①0~40min内,消耗H2的平均反应速率为_______mol·L-1·min-1
②能说明反应已达平衡状态的是_______(填标号)
a.c(CO2):c(H2O)=1:6       b.混合气体的密度不变 c.2v(H2)=v(H2O) d.密闭容器内压强不变
(3)在不同温度和不同氢碳比时,合成二甲醚反应CO2的平衡转化率如图1所示,则图中氢碳比由大到小的关系是_______(用a、b、c、d表示)。

(4)在503K时,当以氢碳比为0.9时合成二甲醚(如图2),则化学平衡常数Kp=_______ MPa-4(用气体的平衡分压代替物质的量浓度计算压强平衡常数Kp,气体分压=气体总压×各气体的体积分数,列出表达式)。

II.CO2合成甲醇(MT):
(5)合成甲醇反应:I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ/mol
逆水煤气反应:II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.17kJ/mol
CO合成甲醇反应:Ⅲ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.18kJ/mol
在不同条件下CO2平衡转化率和甲醇的平衡产率如图所示:

①图1中甲醇的平衡产率随温度升高而降低的原因是_______
②由图2可知,不同压强下CO2的平衡转化率在550℃后趋于相等,原因是_______
2021-05-31更新 | 512次组卷
共计 平均难度:一般