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:119 题号:22775165
不仅是一种温室气体,也是一种来源广泛且廉价易得的碳资源,可通过热化学、电化学等方法再利用。其中甲烷干重整反应可以将两类重要的温室气体进行重整,涉及主要反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
(1)若恒温、恒压的密闭容器中只发生反应I,下列能说明反应已达到化学平衡状态的是______。
A.容器内气体密度不再发生变化
B.和CO的物质的量之和不变
C.化学反应速率
D.断裂4mol键的同时生成2mol

(2)恒温刚性密闭容器中,按投料,初始总压3MPa,达到平衡状态时测得转化率分别为60%、40%。计算该温度下反应I的压强平衡常数=______(用各物质的分压代替物质的量浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)某研究小组为了评估甲烷干重整反应中不同催化剂的性能差异,在常压、催化剂作用下,按投料,不同温度下反应相同时间,测得的转化率(柱形图)和产物)如图所示。请分析产物随温度变化的原因(不考虑催化剂失活)______

(4)该研究小组发现长时间反应后催化剂活性下降,主要存在以下积碳副反应:(a)
(b)。因此该小组借助X射线衍射(如图)定性评估催化剂的积碳情况。已知积碳会在出现衍射峰,下列说法正确的是______。

A.碳附着在催化剂表面,使得活性位点与反应物之间的接触受阻,所以催化活性受到抑制
B.一般甲烷干重整的反应温度都很高,因此副反应a很可能是实际过程中产生积碳的主要原因
C.对比三种催化剂的X射线衍射结果可发现Ir型催化剂没有明显积碳,能在甲烷干重整过程中保持高稳定性
D.该小组进一步评估新型金属复合催化剂(H型和M型)的积碳情况,将反应后的催化剂加热至恒重后,发现H型和M型催化剂的重量损失分别为16.7%和10.2%,这表明H型催化剂能在甲烷干重整过程中保持更高的稳定性

(5)该研究小组查阅资料发现还可利用电解还原,电解过程中常需要调控溶液pH以实现有效转化。现有1.0L溶液,在298K下加入醋酸钾固体将调至,忽略溶液体积变化,所加醋酸钾固体的质量为______g。[已知:298K时,]

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【推荐1】某小组探究Cu与HNO3反应,发现有趣的现象。室温下,溶液A遇铜片立即产生气泡,而相同条件下3mol∙L-1稀硝酸(溶液B)遇铜片短时间内无明显变化,一段时间后才有少量气泡产生。

(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式:______
(2)分析溶液A的成分后,同学们探究溶液A与铜片能够立即发生反应的原因。
①假设1:______对该反应有催化作用。
实验验证:向B中加入少量硝酸铜,溶液呈浅蓝色,放入铜片,没有明显变化。
结论:假设1不成立。
②假设2:NO2对该反应有催化作用。
方案1:向放有铜片的B中通入少量NO2,铜片表面立即产生气泡,反应持续进行。有同学认为应补充对比实验:向放有铜片的B中加入数滴5mol∙L-1硝酸,无明显变化。补充该实验的目的是______
方案2:向A中鼓入N2数分钟得溶液C。相同条件下,铜片与A、B、C溶液的反应速率:v(A)>v(C)>v(B)。该实验能够证明假设2成立的理由是______
③经检验,A溶液中还含有少量HNO2。实验证明HNO2也对该反应有催化作用,操作和现象是:向含有铜片的B溶液中______
结论:NO2和HNO2对铜与硝酸的反应都有催化作用。
(3)请推测Cu与稀硝酸反应中NO2和HNO2参与的可能催化过程:
①Cu+2NO2+2H+=Cu2++2HNO2
______
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2022-01-18更新 | 1910次组卷
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名校
【推荐2】甲烷是一种清洁燃料,与水制氢和天然气脱硫具有重要的现实意义。回答下列问题:
Ⅰ.一定条件下,甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应:
   
   
恒定压强为100kPa时,将的混合气体投入反应器中,平衡时,各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。

(1)   ______,反应在______条件下能自发进行。
(2)600℃时,的平衡分压为______kPa,反应②的物质的量分数的平衡常数______(用物质的量分数代替平衡浓度计算,保留2位有效数字)。
(3)系统中q的含量在700℃左右出现峰值,试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因:______
Ⅱ.与重整,不但可以消除污染,还可以制氢。主要反应如下:   。在研究反应发生的适宜条件时,Co助剂有稳定催化剂的作用。
(4)图(a)为800℃、催化剂条件下投入等量,不同投料比分别达到平衡时转化率、平均反应速率图。C组图像中平均速率最低的原因可能是______;相同质量的同种催化剂,在载体上的分散度越高,催化作用越强,原因是______

(5)未添加Co助剂时,无积碳,随着Co添加量的变化,积碳量变化如图(b)所示,由此可推知,Co助剂可能催化了原料气发生的______反应(填化学方程式)。

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【推荐3】硫酸工厂尾气中常常含有较多的SO2,常采用如下方法进行处理。
Ⅰ.氨水吸收法。匀速向氨水中通入SO2,下列措施能提高尾气中SO2去除率的是___________(填字母)。
a.增大氨水浓度
b.升高反应温度
c.使尾气与氨水充分接触
d.通入空气使HSO3-转化为SO
Ⅱ.O3氧化法。已知:3O2(g)⇌2O3(g) ΔH1=+287.2 kJ·mol-1
SO2(g)+0.5O2(g)⇌SO3(g) ΔH2=-98 kJ·mol-1
则SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g) ΔH3=___________KJ·mol-1
Ⅲ.CO还原法。
(1)SO2与CO反应的热化学方程式为2CO(g)+SO2(g)⇌S(l)+2CO2(g),ΔH=akJ·mol-1.在体积为1.0L的恒容密闭容器中加入0.4molCO和0.2molSO2.平衡时SO2的物质的量浓度随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ点均处于曲线上)。则平衡常数K(状态Ⅰ)_________K(状态Ⅱ)(填“大于”、“小于”或“等于”,下同)。逆反应速率v:v(状态Ⅰ)_________v(状态Ⅱ)

(2)其他条件相同,催化剂不同时,反应相同时间SO2的转化率随反应温度的变化如图所示,260℃条件下选择_____(填“Fe2O3”、“NiO”或“Cr2O3”)作催化剂时反应速率最快。不考虑价格因素,与NiO相比,选择Fe2O3作催化剂的优势是______
2020-12-15更新 | 109次组卷
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