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:469 题号:22178010
为原料在特定条件下可生产醇类、烷烃、碳酸酯等,实现二氧化碳资源化。科学家通过如下反应合成甲醇:
已知:

回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变______
(2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果.在3 MPa,时,不同Ni、Ga配比的Ni-Ga/催化剂下,测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示.甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是______。催化剂的最佳配比和反应温度是______

(3)将等量充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇,已知该温度下反应的化学平衡常数,下列事实说明该反应已达平衡的是______。
A.气体密度保持不变
B.的生成速率相等
C.某时刻容器中
D.混合气体的平均相对分子质量不变
(4)①合成存在以下副反应:。5MPa,200℃时在1 L容器中投入1 mol 和3 mol ,达成平衡时,二氧化碳转化率为0.5,甲醇选择率为0.8(甲醇选择率=)。计算合成甲醇反应的化学平衡常数K(写出过程,结果列出计算表达式)________________________
②已知200℃时有60%以上的原料未转化,为了提高转化率,设计如图流程分离甲醇和水,循环利用原料气。已知甲醇的沸点是64.7℃,根据信息判断反应室的温度______闪蒸室的温度(选填“<”、“=”或“>”).在原料气中通入CO的目的是________________________

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Ⅰ.相关物质的性质
物质熔点(℃)沸点(℃)燃烧热(kJ/mol)
CO2-78.5-56.6
H2-259-252285.8
HCOOH8.4100.8254.4
Ⅱ.实验探究
为了研究在不同条件下,CO2与H2在催化剂作用下的反应情况。分别在装有催化剂的甲、乙两个恒温恒压容器中均通入0.1molCO2和0.1molH2,两容器的起始体积均为2L(如下图)。随着反应的进行,该学习小组通过测定绘出了甲、乙两容器的体积与反应时间的曲线图如下。回答下列问题:

(1)反应的∆H=_______
(2)0~t1内,甲容器中用单位时间内CO2的物质的量的变化表示的该反应的速率v(CO2)=_______。并比较0~t1内甲、乙两容器内反应的速率的大小:甲_______乙(填“>”“<”或“=”)。
(3)下列能表明甲容器内反应已达化学平衡状态的有_______(填标号)。
A.容器体积保持不变
B.
C.气体平均摩尔质量保持不变
D.CO2的体积分数保持不变
(4)乙容器的起始压强为0.32MPa,t2时该容器中反应达到平衡,120℃时反应的平衡常数Kp=_______(精确到小数点后第二位。用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(5)将CO2还原成HCOOH也可以在如图电解池(电解质为硫酸溶液)中完成。则甲口通入的是_______(填“CO2”或“H2”),阴极池中发生的电极反应式为_______
2022-05-23更新 | 218次组卷
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Ⅰ.
(1)一氧化碳是一种大气污染物,也是一种重要的化工原料,科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O2在催化剂表面生成CO2的过程,模拟图如图所示(部分微粒未画出)

   

下列叙述正确的是___________
a.状态Ⅰ→状态Ⅲ未发生化学变化
b.状态Ⅲ→状态Ⅴ的反应为CO+O=CO2
c.状态Ⅳ→状态Ⅴ过程无能量变化
(2)CO2催化加氢合成二甲醚是一种实现“碳中和”理想的CO2转化方法。该过程中涉及的反应为:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
该反应通过以下步骤来实现:
i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ii.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
=___________kJ·mol-1,1molCH3OCH3中sp3杂化方式原子个数为___________
Ⅱ.已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) =-173.6kJ·mol-1
(3)图甲、图乙分别是CO2的平衡转化率随压强及温度的变化关系,已知m为起始时的投料比,即m=n(H2)/n(CO2)。

   

①图甲中投料比相同,温度从高到低的顺序为___________
②图乙中m1、m2、m3投料比从大到小的顺序为___________,理由是___________
(4)图丙表示在m=3,总压为5MPa的恒压条件下,各物质平衡时的物质的量分数随温度的变化关系。

   

①曲线d代表的物质为___________。(填化学式)
②T4温度时,该反应的平衡常数Kp=___________
(提示:用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,列出计算式,不需化简和计算)
Ⅲ.北京冬奥会基本实现了100%绿电供应和碳中和。利用如图所示光催化技术装置可实现“碳中和”。

(5)铂电极的电极反应式为___________
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CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O (g)       △H=Q1kJ·mol-1
又查资料得知:①CH3OH(l)+1/2 O2(g)CO2(g)+2H2(g)       △H=Q2kJ·mol-1
②H2O(g)=H2O(l) △H= Q3kJ·mol-1
则表示甲醇的燃烧热的热化学方程式为_______
(2)为除去饱和食盐水中的铵根离子,可在碱性条件下通入氯气,反应生成氮气。该反应的离子方程式为_______
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某同学设计了一个甲醇燃料电池,并用该电池电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液,其装置如图:

(4)写出甲中通入甲醇这一极的电极反应式_______
(5)理论上乙中两极所得气体的体积随时间变化的关系如丙图所示(已换算成标准状况下的体积),写出在t1后,石墨电极上的电极反应式_______,原混合溶液中 NaCl的物质的量浓度为_______mol/L。(设溶液体积不变)
(6)当向上述甲装置中通入标况下的氧气336mL时,理论上在铁电极上可析出铜的质量为_______g。
(7)若使上述电解装置的电流强度达到5.0A,理论上每分钟应向负极通入气体的质量为_______克。(已知1个电子所带电量为1.6×10-19C,计算结果保留两位有效数字)
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