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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:141 题号:21937049
CO2催化加氢制取甲醇,反应如下:
主反应:CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH (g)+H2O(g)   ΔH1= -49.5 kJ·mol1
副反应:  CO2(g)+ H2 (g)CO (g)+ H2O(g)   ΔH2=+41 .2 kJ·mol1
在一定条件下,向某恒容密闭容器中充入1 mol CO2和a mol H2发生反应,起始总压强为。实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度变化如图所示:

已知:CH3OH的选择性=×100%。
(1)图中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线为_____(填“X”或“Y”),温度高于280℃时,曲线Y随温度升高而升高的原因是________
(2)240℃时,反应20 min容器内达到平衡状态,副反应的K=,初始充入H2的物质的量a=_____mol。
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【推荐1】“低碳经济”是建设美丽中国的发展方向。
已知:①CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H1=+206kJ/mol
②2H2(g)+CO(g)=CH3OH(l) ∆H2=-128kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H3=-482kJ/mol
(1)常温下,在合适催化剂的作用下,采用CH4和O2一步合成液态CH3OH的热化学方程式为CH4(g)+1/2O2(g)= CH3OH(l) H=_______kJ/mol 。
(2)二甲醚(CH3OCH3)是清洁能源。利用合成气合成二甲醚的原理是2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3+H2O(g) H<0。在一定条件下,该反应中CO 的平衡转化率α(CO)与温度(T)、投料比n(H2)/n(CO)的关系如图1所示,平衡常数K与温度(T)的关系如图2所示。

①图1中,X代表_______;Y1_______ Y 2(填“>”“<”或“=”)
②图2中,曲线_______(填“I”或“Ⅱ”)符合平衡常数变化规律。
(3)在1L恒容密闭容器中充入2a(a>0)molH2和 a mol CO,在一定条件下合成甲醇,反应为: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),达到平衡时各物质的量总和为1.8amol。
①在该温度下,平衡常数K=_______(用含a的代数式表示)。
②下列情况表明反应达到平衡状态的是_______
A.c(CH3OH)/[c(CO)·c2(H2)]不再改变
B.CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.混合气体的密度不再改变
(4)通过人工光合作用可将CO 转变成 HCOOH,可用电化学法消除废水中 HCOOH,其原理是用惰性材料作电极,电解CoSO4稀硫酸和HCOOH的混合溶液,用电解产生的Co3+将HCOOH氧化成CO2,离子方程式为2Co3++HCOOH=2Co2++CO2+2H+。则阳极反应式为_______
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(1)煤气化包含一系列化学反应,热化学方程式如下:
①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H1=+131kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H2=akJ·mol-1
③C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=+172kJ·mol-1。则a=___
(2)已知某密闭容器中存在可逆反应:2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) △H,测得其他条件相同时,CH3OH的平衡转化率随着温度(T)、压强(p)的变化如图1所示,平衡常数K与温度T关系如图2所示。

①该反应的△H____________(填“>”或“<”,下同)0,N点v(CH3OH)________M点v(CH3OH)
②T1K后升高温度,则B、C、D三点中能正确表示该反应的平衡常数K随着温度T改变而变化的点是________(填字母)。
(3)在一定温度和适当催化剂存在下,将1molCO、2molH2通入恒容密闭容器中,使其发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-91kJ·mol-1。测得开始时容器内总压为3×105Pa,反应经2min达到平衡且平衡时体系压强降低了,则v(CO)=____Pa∙min-1,该温度下的平衡常数Kp=_____Pa-2(Kp为分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(4)某乙烯熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图3所示,则负极上电极反应式为__________;若要维持电池持续稳定工作,则从理论上讲,进入石墨Ⅱ电极上的CO2与石墨Ⅰ电极上生成的CO2的物质的量之比是_______

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① 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ/mol;
② 3H2(g)+N2(g)⇌2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol;
③ 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-483.6kJ/mol;
④ N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=Q kJ/mol;
(1)Q=___________
(2)向某密闭容器中充入a mol NH3、b mol O2后,测得反应体系中某种量值X与压强P、温度T之间的变化如图1所示,图2表示温度为T2时,当容器为1L恒容密闭容器时,容器中NH3的平衡转化率与反应开始时两种反应物的投料之比(用M表示)的关系。
   
①若X表示NH3的百分含量,则T2_____T1(填>、<、无法确定);d、e两点的正反应的平衡常数K(d)_____K(e)。
②X还可以表示_____________
a.混合气体的平均摩尔质量        b.NO的产率       c.△H值
③M=__________(用含a、b的式子表示,后同),若f点M=1.25,则此时O2的转化率为_________
(3)有科学家电解原理获得高产率的合成氨,则阴极上的电极反应式为(已知电解质能传递H+)_______________
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