在催化下,加氢合成甲酸发生反应Ⅰ,同时还伴有反应Ⅱ发生。
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题。
(1)已知:时,部分物质的相对能量如表所示,则的相对能量为_______ 。
(2)为了提高二氧化碳转化为甲酸的转化率,工业上常采用以下方法:
步骤1 步骤2 步骤3
①写出步骤1反应的离子方程式:_______ 。
②其他条件不变,步骤1中转化为的转化率与温度的关系如图所示。步骤1的转化率开始迅速上升,主要原因是_______ ,后又下降的可能原因是_______ 。
③流程图步骤2中,加入乙醚的作用是_______ ,步骤3的分离方法是_______ 。
(3)保持、恒压,和的投料物质的量之比为的初始分压为,测得的转化率与时间t的关系如图所示。已知平衡后,测得,则反应Ⅰ的_____ (用含的式子表示)。
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题。
(1)已知:时,部分物质的相对能量如表所示,则的相对能量为
物质 | ||
相对能量/ |
(2)为了提高二氧化碳转化为甲酸的转化率,工业上常采用以下方法:
步骤1 步骤2 步骤3
①写出步骤1反应的离子方程式:
②其他条件不变,步骤1中转化为的转化率与温度的关系如图所示。步骤1的转化率开始迅速上升,主要原因是
③流程图步骤2中,加入乙醚的作用是
(3)保持、恒压,和的投料物质的量之比为的初始分压为,测得的转化率与时间t的关系如图所示。已知平衡后,测得,则反应Ⅰ的
更新时间:2024-05-02 17:35:11
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解题方法
【推荐1】工业上可用来生产甲醇等燃料,这一技术的应用对构建生态文明社会具有重要意义。
(1)和在催化剂作用下可发生以下两个反应:
Ⅰ
Ⅱ
则反应的_______ 。
(2)在压强、和的起始投料一定的条件下,发生反应Ⅰ、Ⅱ,实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。
已知:的选择性
①曲线表示的是_______ 。(填“的平衡转化率”或“的选择性”)
②温度高于280℃时,曲线N随温度升高而升高的原因是_______ 。
③要同时提高的平衡转化率和的选择性,应选择的反应条件为_______ (填标号)。
A.低温、低压 B.低温、高压 C.高温、高压 D.高温、低压
(3)在一定条件下,向体积为的恒容密闭容器中,充入和,只反应Ⅰ、Ⅱ,tmin后达到平衡,转化率及和选择性如上图所示。
①Q点时,生成物质的量为_______ mol。
②点时,从反应开始到平衡,的反应速率_______ mol·L-1·min-1。
③写出点时反应的化学平衡常数_______ (写计算式)。
(1)和在催化剂作用下可发生以下两个反应:
Ⅰ
Ⅱ
则反应的
(2)在压强、和的起始投料一定的条件下,发生反应Ⅰ、Ⅱ,实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。
已知:的选择性
①曲线表示的是
②温度高于280℃时,曲线N随温度升高而升高的原因是
③要同时提高的平衡转化率和的选择性,应选择的反应条件为
A.低温、低压 B.低温、高压 C.高温、高压 D.高温、低压
(3)在一定条件下,向体积为的恒容密闭容器中,充入和,只反应Ⅰ、Ⅱ,tmin后达到平衡,转化率及和选择性如上图所示。
①Q点时,生成物质的量为
②点时,从反应开始到平衡,的反应速率
③写出点时反应的化学平衡常数
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(0.65)
【推荐2】党的二十大报告中强调“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革”。利用CO2合成淀粉的研究成果已经被我国科学家发表在《Nature》杂志上,其涉及的关键反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ•mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H3=
(1)反应Ⅲ的△H3=_______ ,该反应自发进行的条件是______ (填“高温自发”、“低温自发”或“任何温度下都自发”)。
(2)在该反应体系中,下列有关说法错误的是______ 。
(3)反应Ⅱ的反应速率v=v正- v逆=k正c(CO2)c(H2)-k逆c(CO)c(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,影响速率常数k的因素有温度和催化剂等。该反应的平衡常数K=,升高温度时,k正-k逆是_______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)在催化剂作用下,向某恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2,只发生I、Ⅱ两个反应。测得不同温度下CO2的平衡转化率和甲醇的选择率随温度的变化趋势如图所示。已知:甲醇的选择率=×100%
①根据图中数据,温度选择_______ K达到平衡时,反应体系内甲醇的产量最高。随着温度的升高,CO2的平衡转化率增加,但甲醇的选择率降低,请分析其原因:________ 。
②513K时,平衡体系的压强为p0MPa,体系中n(H2O)=_______ mol,反应Ⅱ的Kp=_______ (列出计算式即可)。
I.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ•mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H3=
(1)反应Ⅲ的△H3=
(2)在该反应体系中,下列有关说法错误的是
A.增大H2的浓度有利于提高CO2的转化率 |
B.升高温度,反应Ⅱ的速率加快,反应I的速率减慢 |
C.选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量 |
D.达到平衡后,若压缩体积,反应I平衡正向移动,反应Ⅱ平衡不移动 |
(3)反应Ⅱ的反应速率v=v正- v逆=k正c(CO2)c(H2)-k逆c(CO)c(H2O),其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,影响速率常数k的因素有温度和催化剂等。该反应的平衡常数K=,升高温度时,k正-k逆是
(4)在催化剂作用下,向某恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2,只发生I、Ⅱ两个反应。测得不同温度下CO2的平衡转化率和甲醇的选择率随温度的变化趋势如图所示。已知:甲醇的选择率=×100%
①根据图中数据,温度选择
②513K时,平衡体系的压强为p0MPa,体系中n(H2O)=
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【推荐3】某化学兴趣小组进行了实验:向2支试管中分别加入0.5 g Na2CO3固体和0.5 g NaHCO3固体,再分别加入30 mL0.3 mol·L-1盐酸,充分反应后,用手触摸试管,明显感觉到加Na2CO3固体的试管变热了,加NaHCO3固体的试管变冷了。甲同学由此得出结论:(aq)+2H+(aq)=H2O(l)+CO2(g) △H1<0,(aq)+H+ (aq) =H2O(l) +CO2(g) △H2>0。回答下列问题:
(1)乙同学认为该实验不一定能得到甲同学的结论,因为碳酸钠或碳酸氢钠固体溶于水时会有能量变化,乙同学的观点_______ (填“合理”或“不合理”)。
(2)查阅资料:
反应I:(aq)+2H+(aq)=H2O(l)+CO2(g) △H1=-12.14kJ· mol-1
反应II:(aq)+H+(aq)=H2O(l) +CO2(g) △H2 +12.64 kJ·mol-1
反应III:(aq)+ H+ (aq)=(aq) △H3=_______ kJ·mol-1
②向VmLc mol·L-1碳酸钠溶液中,逐滴加入2V mL c mol·L-1稀盐酸。下列图象中,能正确表示该反应过程中的能量变化的是_______ (填标号)。
A. B. C. D.
(3)该化学兴趣小组用如图所示装置设计实验验证碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应的热效应。
表格一:
表格二:
表格三:
实验操作:将试剂1与试剂2混合,测混合后溶液的温度,静置,冷却至定温,再将试剂3与之前的。混合溶液混合,再测混合溶液的温度。
①实验中玻璃搅拌器的使用方法是_______ (填 “顺时针搅动”“逆时针搅动”或“上下移动”)。
②表格二对应实验得出的结论是_______ 。
③反应IV:Na2CO3(s)+2H+(aq)= 2Na+(aq)+H2O(l)+CO2(g) △H4;
反应V:NaHCO3(s)+H+(aq)=Na+(aq)+H2O(1)+CO2(g) △H5
则△H1_______ △H4(填“>”“ <”或“=”,下同),△H2_______ △H5。
(1)乙同学认为该实验不一定能得到甲同学的结论,因为碳酸钠或碳酸氢钠固体溶于水时会有能量变化,乙同学的观点
(2)查阅资料:
反应I:(aq)+2H+(aq)=H2O(l)+CO2(g) △H1=-12.14kJ· mol-1
反应II:(aq)+H+(aq)=H2O(l) +CO2(g) △H2 +12.64 kJ·mol-1
反应III:(aq)+ H+ (aq)=(aq) △H3=
②向VmLc mol·L-1碳酸钠溶液中,逐滴加入2V mL c mol·L-1稀盐酸。下列图象中,能正确表示该反应过程中的能量变化的是
A. B. C. D.
(3)该化学兴趣小组用如图所示装置设计实验验证碳酸钠、碳酸氢钠分别与稀盐酸反应的热效应。
表格一:
试剂1 | 试剂2混合前温度/℃ | 混合后温度/℃ |
0.5 g Na2CO3 | 40mL HCl 19.0 | 21.7 |
0.5 g NaHCO3 | 40 mL HCl 19.0 | 18.1 |
试剂1 | 试剂2混合前温度/℃ | 溶解后温度/℃ | 静置后的温度/℃ | 试剂3混合前温度/℃ | 混合后温度/℃ |
0.5 g Na2CO3 | 10mLH2O19.0 | 22.3 | 19.0 | 10mLH2O19.0 | 19.0 |
0.5 g NaHCO3 | 10mLH2O19.0 | 17.5 | 19.0 | 10mLH2O19.0 | 19.0 |
试剂1 | 试剂2混合温度/℃ | 溶解后温度/℃ | 静置后的温度/℃ | 试剂3混合前温度/℃ | 混合后温度/℃ |
0.5 g Na2CO3 | 10mLH2O19.0 | 22.3 | 19.0 | 10mLHCl19.0 | 20.5 |
0.5 g NaHCO3 | 10mLH2O19.0 | 17.5 | 19.0 | 10mLHCl19.0 | 18.3 |
①实验中玻璃搅拌器的使用方法是
②表格二对应实验得出的结论是
③反应IV:Na2CO3(s)+2H+(aq)= 2Na+(aq)+H2O(l)+CO2(g) △H4;
反应V:NaHCO3(s)+H+(aq)=Na+(aq)+H2O(1)+CO2(g) △H5
则△H1
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【推荐1】在2L恒容密闭容器中通入一定量的,发生反应:,达到平衡后移走全部,其中A和另一种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
(1)A的分子式为___________ 。
(2)图中表示A的物质的量随时间变化的曲线是___________ (填“X”或“Y”),则内A的平均反应速率v(A)=___________ (用含的代数式表示)。
(3)时将温度降低50℃,则___________ (填“增大”或“减小”,下同),___________ ,时该可逆反应再次达到平衡时和的平衡点都是Z点,则该反应的___________ (填“>”或“<”)0;对应温度下该反应的平衡常数___________ ;
(4)在甲、乙两个容器中均充入同时发生上述反应,有关实验数据如下:
则温度:___________ (填“>”“=”或“<”),原因是___________ 。
(1)A的分子式为
(2)图中表示A的物质的量随时间变化的曲线是
(3)时将温度降低50℃,则
(4)在甲、乙两个容器中均充入同时发生上述反应,有关实验数据如下:
容器 | 温度/℃ | 容积 | 时速率/() |
甲 | |||
乙 |
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【推荐2】北京冬奥会上采用二氧化碳跨临界制冰,使人们再次看到了二氧化碳综合化利用的巨大前景。
(1)国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为:CO2 (g) +4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H
①已知H2的燃烧热△H1= - 285. 8 kJ·mol-1,CH4的燃烧热△H2= - 890.3 kJ·mol-1,H2O(g)=H2O(l) △H3= -44 kJ·mol-1,则上述反应的△H=_______ kJ·mol-1。
②相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表:
a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_______ 。
(2)二氧化碳加氢合成甲醇是人工合成淀粉的重要步骤之一,涉及的主要反应如下:
I.CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) △H= -49.5 kJ·mol-1
II.CO(g) +2H2 (g) CH3OH(g) △H= -90.4 kJ·mol-1
III.CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H=+40.9 kJ·mol-1
①设 为相对压力平衡常数,是用相对分压(气体分压除以100kPa)代替浓度计算的平衡常数。如下图为反应_______ (填“II”或“III”)的lg随示 (n>m)的变化关系。
②在上图中n点对应温度下、原料组成为n(CO2): n(H2)=1:3、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时CO的分压为10kPa,CH3OH的分压为9kPa,H2的平衡转化率为_______ 。
(3)在催化剂的作用下,二氧化碳还可以和氢气发生反应生成甲烷和低级烯烃CnH2n(n=2~4)。其它条件一定时,反应温度对CO2转化率CH4选择性、CnH2n选择性的影响如图所示,从生产低级烯烃的角度考虑,最合适的反应温度是_______ 。资料显示原料气中>1时,随着的增大,低级烯烃的选择性会逐渐降低,但氢气的总转化率不发生明显变化,原因可能是_______ 。
(1)国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为:CO2 (g) +4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H
①已知H2的燃烧热△H1= - 285. 8 kJ·mol-1,CH4的燃烧热△H2= - 890.3 kJ·mol-1,H2O(g)=H2O(l) △H3= -44 kJ·mol-1,则上述反应的△H=
②相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表:
c(CO2)/mol·L-1 | c(H2)/ mol·L-1 | c(CH4)/ mol·L-1 | c(H2O)/ mol·L-1 | |
平衡I | a | b | c | d |
平衡II | m | n | x | y |
a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为
(2)二氧化碳加氢合成甲醇是人工合成淀粉的重要步骤之一,涉及的主要反应如下:
I.CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) △H= -49.5 kJ·mol-1
II.CO(g) +2H2 (g) CH3OH(g) △H= -90.4 kJ·mol-1
III.CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H=+40.9 kJ·mol-1
①设 为相对压力平衡常数,是用相对分压(气体分压除以100kPa)代替浓度计算的平衡常数。如下图为反应
②在上图中n点对应温度下、原料组成为n(CO2): n(H2)=1:3、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时CO的分压为10kPa,CH3OH的分压为9kPa,H2的平衡转化率为
(3)在催化剂的作用下,二氧化碳还可以和氢气发生反应生成甲烷和低级烯烃CnH2n(n=2~4)。其它条件一定时,反应温度对CO2转化率CH4选择性、CnH2n选择性的影响如图所示,从生产低级烯烃的角度考虑,最合适的反应温度是
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解题方法
【推荐3】为减少CO2对环境造成的影响,可采⽤“CO2催化加氢制甲醇”⽅法将其资源化利⽤。
该反应体系中涉及以下三个反应:
Ⅰ. kJ·mol-1
Ⅱ. kJ·mol-1
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)已知的正反应的活化能为c kJ·mol-1,则逆反应的活化能为___________ kJ·mol-1.(⽤含a、b、c代数式表示)
(2)反应I、II的lg K(K代表化学平衡常数)随1/T(温度的倒数)的变化如图所示。
①ΔH2___________ 0(填“⼤于”或“⼩于”或“等于”);
②降低温度,反应的化学平衡常数___________ (填“增⼤”或“减⼩”或“不变”)。原因为___________ 。
③关于反应Ⅲ的lg K(K代表化学平衡常数)随1/T(温度的倒数)的变化图正确的是___________
A、 B、
C、 D、
④在a点温度下,若只发⽣I、II两个反应,在2L的容器中投⼊⾜量的CO2和3molH2,达到平衡后氢⽓的转化率为80%,此条件下甲醇的选择性(指转化为甲醇的CO2占发⽣反应的CO2的百分比)为___________ 。
(3)向2L密闭容器中分别投⼊⼀定量的CO和H2发⽣反应Ⅲ,其他条件相同时,在甲、⼄两种催化剂的作⽤下,CO的转化率与温度的关系如图所示。在催化剂甲的作⽤下,温度⾼于210℃时,CO转化率降低的可能原因是___________。
该反应体系中涉及以下三个反应:
Ⅰ. kJ·mol-1
Ⅱ. kJ·mol-1
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)已知的正反应的活化能为c kJ·mol-1,则逆反应的活化能为
(2)反应I、II的lg K(K代表化学平衡常数)随1/T(温度的倒数)的变化如图所示。
①ΔH2
②降低温度,反应的化学平衡常数
③关于反应Ⅲ的lg K(K代表化学平衡常数)随1/T(温度的倒数)的变化图正确的是
A、 B、
C、 D、
④在a点温度下,若只发⽣I、II两个反应,在2L的容器中投⼊⾜量的CO2和3molH2,达到平衡后氢⽓的转化率为80%,此条件下甲醇的选择性(指转化为甲醇的CO2占发⽣反应的CO2的百分比)为
(3)向2L密闭容器中分别投⼊⼀定量的CO和H2发⽣反应Ⅲ,其他条件相同时,在甲、⼄两种催化剂的作⽤下,CO的转化率与温度的关系如图所示。在催化剂甲的作⽤下,温度⾼于210℃时,CO转化率降低的可能原因是___________。
A.催化剂活性降低 | B.温度升⾼副反应增多 |
C.温度升⾼平衡逆向移动 | D.该反应的活化能升⾼ |
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【推荐1】二氧化硫和硫化氢都是有毒物质,但它们在工业上都有着重要的用途。请回答下列有关问题:
(1)燃煤脱硫是科研工作者研究的重要课题之一,已知有两种脱硫方法,一是活性炭作化氧化法脱流;二是CO还原法脱硫。
①活性炭在反应过程中作为催化剂,改变了______ (填选项字母)。
a.反应限度b.反应速率c.反应活化能d.反应焓变e.反应路径
②CO还原法的原理是: 2CO(g) +SO2(g)S(g) +2CO2(g),△H。
已知:S(g) +O2(g) =SO2(g),△H1= -574.0kJ/mol,CO的燃烧热为283. 0kJ/mol,则△H=___ 。
③在两个容积为10L的恒容绝热密闭容器中发生反应:
2CO(g) +SO2(g)S(g) +2CO2(g),各起始反应物的物质的量如右表所示,起始温度均为T℃。两容器中平衡常数K甲______ K乙(填“>”“=”或“<”),理由是__________ 。
(2)H2S受热发生分解反应: 2H2S(g)= 2H2(g) +S2(g),在密闭容器中,充入0.20mol H2S(g),压强为p时,控制不同的温度进行实验,H2S的平衡转化率如图所示。
①出强为p,温度为T6℃时,反应经tmin达到平衡,则平均反应速率v(S2)=_______ mol/min.
②若压强p=aMPa,温度为T4℃时,该反应的平衡常数Kp=____ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(3)H2S废气可用足量烧碱溶液吸收,将吸收后的溶液加入由惰性电极组成的电解池中进行电解,阳极区可生成Sx2-。请写出生成Sx2-的电极反应式____________ 。
(1)燃煤脱硫是科研工作者研究的重要课题之一,已知有两种脱硫方法,一是活性炭作化氧化法脱流;二是CO还原法脱硫。
①活性炭在反应过程中作为催化剂,改变了
a.反应限度b.反应速率c.反应活化能d.反应焓变e.反应路径
②CO还原法的原理是: 2CO(g) +SO2(g)S(g) +2CO2(g),△H。
已知:S(g) +O2(g) =SO2(g),△H1= -574.0kJ/mol,CO的燃烧热为283. 0kJ/mol,则△H=
③在两个容积为10L的恒容绝热密闭容器中发生反应:
2CO(g) +SO2(g)S(g) +2CO2(g),各起始反应物的物质的量如右表所示,起始温度均为T℃。两容器中平衡常数K甲
容器 | 起始的物质的量/mol | |||
CO(g) | SO2(g) | S(g) | CO2(g) | |
甲 | 1 | 0.5 | 0 | 0 |
乙 | 1 | 0.5 | 0.5 | 0 |
(2)H2S受热发生分解反应: 2H2S(g)= 2H2(g) +S2(g),在密闭容器中,充入0.20mol H2S(g),压强为p时,控制不同的温度进行实验,H2S的平衡转化率如图所示。
①出强为p,温度为T6℃时,反应经tmin达到平衡,则平均反应速率v(S2)=
②若压强p=aMPa,温度为T4℃时,该反应的平衡常数Kp=
(3)H2S废气可用足量烧碱溶液吸收,将吸收后的溶液加入由惰性电极组成的电解池中进行电解,阳极区可生成Sx2-。请写出生成Sx2-的电极反应式
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(0.65)
【推荐2】甲醇是重要的化工原料,应用前景广阔。其中CO2催化合成甲醇是一种很有前景的方法。下图为该反应在无催化剂及有催化剂时的能量变化。
(1)从图上可看出,有催化剂存在的过程是___________ (填“I”或“II”)。
(2)写出图中CO2催化合成甲醇的热化学方程式:___________ 。
(3)已知:1 mol液态甲醇完全气化需吸热37.4 kJ,1 mol液态水完全气化需吸热44.0 kJ,若产物为1 mol液态甲醇和1 mol液态水,将会多___________ (填“吸收”或“放出”)___________ kJ热量。
(4)关于CO2催化合成甲醇的反应,下列说法中,合理的是___________(填字母序号)。
(5)研究温度对甲醇产率的影响时发现,在210~290℃,保持原料气中CO2和H2的投料比不变,得到平衡时甲醇的产率与温度的关系如下图所示,
则该反应的ΔH___________ 0(填“>”、“<”或“=”),依据是___________ 。
(1)从图上可看出,有催化剂存在的过程是
(2)写出图中CO2催化合成甲醇的热化学方程式:
(3)已知:1 mol液态甲醇完全气化需吸热37.4 kJ,1 mol液态水完全气化需吸热44.0 kJ,若产物为1 mol液态甲醇和1 mol液态水,将会多
(4)关于CO2催化合成甲醇的反应,下列说法中,合理的是___________(填字母序号)。
A.该反应中所有原子都被用于合成甲醇 |
B.该反应可用于CO2的转化,有助于缓解温室效应 |
C.使用催化剂可以降低该反应的ΔH,从而使反应放出更多热量 |
D.降温分离出液态甲醇和水,将剩余气体重新通入反应器,可以提高CO2与H2的利用率 |
则该反应的ΔH
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(0.65)
【推荐3】Ⅰ.随着碳中和目标的提出,CO2回收技术已成为科学研究热点问题,其中逆水煤气变换反应引起了广泛关注。该反应是将CO2加氢转化为CH3OH等高附加值化学品的关键步骤。
在催化剂作用下,逆水煤气变换体系中存在以下反应:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);∆H1= ‒ 49.5 kJ∙mol-1;K1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);∆H2= 41.2 kJ∙mol-1;K2
③CO2(g)+2H2(g) CH3OH(g);∆H3= ‒ 90.7 kJ∙mol-1;K3
(1)K1=___________ (用K2、K3表示)。
Ⅱ.将6 mol CO2和8 mol H2充入容积为2L的密闭容器中,分别在T1、T2温度下发生反应①,H2的物质的量变化如表所示:
(2)T1温度下,5~10min内以CO2表示该反应速率v(CO2)=___________ 。该温度下,若各物质的起始量n(CO2) = n(H2) = n(CH3OH) = n(H2O) = 2 mol,则v(正)___________ v(逆)。
A.> B.= C.<
(3)下列说法正确的是___________。
Ⅲ.一定条件下,将原料气n(CO2)∶n(H2)=1∶3进行投料,在恒容密闭容器中模拟上述三个反应,CO和CH3OH在含碳产物(CH3OH和CO)中物质的量分数及CO2的平衡转化率随温度变化的情况如图所示(4)CO2平衡转化率随温度升高先减小后增大的原因是___________ 。曲线___________ 代表CH3OH在含碳产物中物质的量分数。
A.m B.n
(5)有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的措施有___________。
在催化剂作用下,逆水煤气变换体系中存在以下反应:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);∆H1= ‒ 49.5 kJ∙mol-1;K1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);∆H2= 41.2 kJ∙mol-1;K2
③CO2(g)+2H2(g) CH3OH(g);∆H3= ‒ 90.7 kJ∙mol-1;K3
(1)K1=
Ⅱ.将6 mol CO2和8 mol H2充入容积为2L的密闭容器中,分别在T1、T2温度下发生反应①,H2的物质的量变化如表所示:
物质的量/mol | T1/℃ | T2/℃ | |||||
0 | 5min | 10min | 15min | 20min | 25min | 30min | |
H2 | 8.0 | 3.5 | 2.0 | 2.0 | 1.7 | 1.5 | 1.5 |
A.> B.= C.<
(3)下列说法正确的是___________。
A.T1 < T2 |
B.混合气体的密度保持不变时,反应已达到平衡 |
C.平衡后向容器中充入稀有气体,平衡不发生移动 |
D.加入合适的催化剂可以降低反应的活化能,∆H减小 |
Ⅲ.一定条件下,将原料气n(CO2)∶n(H2)=1∶3进行投料,在恒容密闭容器中模拟上述三个反应,CO和CH3OH在含碳产物(CH3OH和CO)中物质的量分数及CO2的平衡转化率随温度变化的情况如图所示(4)CO2平衡转化率随温度升高先减小后增大的原因是
A.m B.n
(5)有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的措施有___________。
A.使用催化性能好的催化剂 | B.降低反应温度 |
C.投料比不变,增加反应物的浓度 | D.增大CO2和H2的初始投料比 |
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐1】甲醇(CH3OH)是一种可再生能源,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)反应Ⅱ的_______ 。
(2)反应Ⅲ的_______ 0(填“<”或“>”),在_______ (填“较低温度”、“较高温度”或“任何温度”)下能够自发进行。
(3)恒温、恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_______。
(4)对于反应Ⅰ,不同温度对的转化率及催化剂的效率影响如图所示,下列有关说法不正确的是_______。
(5)若在1L密闭容器中充入3mol 和1mol 发生反应Ⅰ,则图中M点时,产物甲醇的体积分数为_______ ;该温度下,反应的平衡常数K=_______ (均保留3位有效数字)。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
(1)反应Ⅱ的
(2)反应Ⅲ的
(3)恒温、恒容密闭容器中,对于反应Ⅰ,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是_______。
A.混合气体的密度不再变化 |
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化 |
C.、、、的物质的量之比为1∶3∶1∶1 |
D.甲醇的百分含量不再变化 |
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时的平衡转化率仍位于M |
B.温度低于250℃,随温度升高甲醇的产率增大 |
C.使用催化剂时,M点的正反应速率小于N点的正反应速率 |
D.M点时平衡常数比N点时平衡常数大 |
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【推荐2】(1)煤气化制合成气(CO和H2)
已知:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2=131.3kJ·mol−1
C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2=90kJ·mol−1
则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是_______
(2)由合成气制甲醇
合成气CO和H2在一定条件下能发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH<0。
①在容积均为VL的甲、乙、丙、丁四个密闭容器中分别充入amolCO和2amolH2,四个容器的反应温度分别为T1、T2、T3、T4且恒定不变。在其他条件相同的情况下,实验测得反应进行到tmin时H2的体积分数如图所示,则T3温度下的化学平衡常数为_______ (用a、V表示)
②图反映的是在T3温度下,反应进行tmin后甲醇的体积分数与反应物初始投料比的关系,请画出T4温度下的变化趋势曲线。_______
③在实际工业生产中,为测定恒温恒压条件下反应是否达到平衡状态,可作为判断依据的是_______
A.容器内气体密度保持不变 B.CO 的体积分数保持不变
C.气体的平均相对分子质量保持不变 D.c(H2)=2c(CH3OH)
(3)由甲醇制烯烃
主反应:2CH3OH⇌C2H4+2H2O i;
3CH3OH⇌C3H6+3H2O ii
副反应:2CH3OH⇌CH3OCH3+H2O iii
某实验室控制反应温度为400℃,在相同的反应体系中分别填装等量的两种催化剂(Cat。1和Cat。2),以恒定的流速通入CH3OH,在相同的压强下进行甲醇制烯烃的对比研究,得到如下实验数据(选择性:转化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)
由图象可知,使用Cat。2反应2h后甲醇的转化率与乙烯和丙烯的选择性均明显下降,可能的原因是(结合碰撞理论解释)_______
已知:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH2=131.3kJ·mol−1
C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2=90kJ·mol−1
则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是
(2)由合成气制甲醇
合成气CO和H2在一定条件下能发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH<0。
①在容积均为VL的甲、乙、丙、丁四个密闭容器中分别充入amolCO和2amolH2,四个容器的反应温度分别为T1、T2、T3、T4且恒定不变。在其他条件相同的情况下,实验测得反应进行到tmin时H2的体积分数如图所示,则T3温度下的化学平衡常数为
②图反映的是在T3温度下,反应进行tmin后甲醇的体积分数与反应物初始投料比的关系,请画出T4温度下的变化趋势曲线。
③在实际工业生产中,为测定恒温恒压条件下反应是否达到平衡状态,可作为判断依据的是
A.容器内气体密度保持不变 B.CO 的体积分数保持不变
C.气体的平均相对分子质量保持不变 D.c(H2)=2c(CH3OH)
(3)由甲醇制烯烃
主反应:2CH3OH⇌C2H4+2H2O i;
3CH3OH⇌C3H6+3H2O ii
副反应:2CH3OH⇌CH3OCH3+H2O iii
某实验室控制反应温度为400℃,在相同的反应体系中分别填装等量的两种催化剂(Cat。1和Cat。2),以恒定的流速通入CH3OH,在相同的压强下进行甲醇制烯烃的对比研究,得到如下实验数据(选择性:转化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)
由图象可知,使用Cat。2反应2h后甲醇的转化率与乙烯和丙烯的选择性均明显下降,可能的原因是(结合碰撞理论解释)
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解答题-原理综合题
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适中
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【推荐3】甲醇是重要的化工原料,可以使用多种方法制备甲醇。
(1)利用CO和H2合成甲醇,已知在一定温度和压强下,发生如下反应:
①
②
③
则:CO(g)+2H2(g)→CH3OH(g) ΔH=___________ 。向密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H2,在催化剂的作用下合成甲醇,测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图甲所示。下列说法不正确的是___________ 。
A.该反应的p1>p2
B.反应速率:v逆(A)>v逆(B)
C.A、B、C的平衡常数大小:K(A)>K(B)=K(C)
D.若p1时最初充入1molCO,经过5min达到B点的平衡状态,则v(CH3OH)=0.175 mol·L-1·min-1
(2)利用CO2和H2合成甲醇,在催化剂Cu/ZnO作用下可发生如下两个平行反应。反应I:CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)反应II:CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g);温度对CO2转化率及甲醇和CO产率的影响如图乙所示。
①由图乙判断合成CH3OH最适宜的温度是___________ 。
②由图可知,温度升高CH3OH产率先升高后降低,降低的可能原因是___________ 。
③下列措施有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的有___________ 。
A.增大体系压强
B.提高CO2和H2的投料比
C.体积和投料比不变,提高反应物浓度
(3)利用CH4与O2在催化剂的作用下合成甲醇。主反应:CH4(g)+O2(g)→CH3OH(g),副反应:CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g)。在温度为T℃、压强为PKPa条件下,向容器中充入2molCH4、1molO2和6molH2O,充分反应达平衡时CH4的转化率为50%,产物的选择性(如甲醇的选择性=)如图丙所示:
①求平衡时O2的物质的量为_____
②主反应的相对压力平衡常数=___________ 。(用含P和p0的计算式表示。表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压除以p0)
(1)利用CO和H2合成甲醇,已知在一定温度和压强下,发生如下反应:
①
②
③
则:CO(g)+2H2(g)→CH3OH(g) ΔH=
A.该反应的p1>p2
B.反应速率:v逆(A)>v逆(B)
C.A、B、C的平衡常数大小:K(A)>K(B)=K(C)
D.若p1时最初充入1molCO,经过5min达到B点的平衡状态,则v(CH3OH)=0.175 mol·L-1·min-1
(2)利用CO2和H2合成甲醇,在催化剂Cu/ZnO作用下可发生如下两个平行反应。反应I:CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)反应II:CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g);温度对CO2转化率及甲醇和CO产率的影响如图乙所示。
①由图乙判断合成CH3OH最适宜的温度是
②由图可知,温度升高CH3OH产率先升高后降低,降低的可能原因是
③下列措施有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的有
A.增大体系压强
B.提高CO2和H2的投料比
C.体积和投料比不变,提高反应物浓度
(3)利用CH4与O2在催化剂的作用下合成甲醇。主反应:CH4(g)+O2(g)→CH3OH(g),副反应:CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g)。在温度为T℃、压强为PKPa条件下,向容器中充入2molCH4、1molO2和6molH2O,充分反应达平衡时CH4的转化率为50%,产物的选择性(如甲醇的选择性=)如图丙所示:
①求平衡时O2的物质的量为
②主反应的相对压力平衡常数=
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