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:0.15 引用次数:21 题号:22856728
为减小或消除CO2对环境的影响,科学家加强了对CO2创新利用的研究。回答下列问题:
(1)将CO2通过光热催化还原为高附加值碳氢燃料,包括以下反应:
反应I.   
反应Ⅱ.   
①已知反应Ⅲ.   ,则___________kJ·mol-1
②350℃时,将0.5molCO2、1.5molH2通入恒压密闭容器中,在0.1gCo3O4催化下发生反应I和反应Ⅱ,10h后达到平衡,CO2转化率为75%,CO的产量为0.075mol,则CH4的产率为___________mol·h-1·g-1(产率=),CH4选择性为___________(选择性=),反应Ⅱ的___________
(2)在催化剂的作用下,CO2高选择性转化为乙醇的反应原理为
①图1、图2是温度、压强对乙醇选择性的影响,则最佳温度和压强分别为___________

②在最佳温度和压强下,气体流速对乙醇选择性的影响如图所示,阐述流速与选择性的关系并说明可能的原因:___________

(3)电化学还原CO2可制备CH4和HCOOH。
①写出在酸性介质中CO2转化为CH4的电极反应式:___________
②理论上生成等物质的量的CH4和HCOOH时消耗的电能之比为___________

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【推荐1】环境保护与绿色发展是新时代人们关心的共同话题。NO是大气主要污染物,因此对工业烟气脱硝是工业生产中的重要一环。煤燃烧排放的烟气含有NO,脱除的方法有多种。
(1)利用固体氧化物电解池可将NO直接转化为N2,纽扣式电化学还原器结构单元如图所示,电解时,阴极发生的电极反应式为___________

(2)目前常见方法是采用NaClO溶液液相氧化法脱除烟气中的NO,其主要过程如下:
I.NO(aq)+HClO(aq)⇌NO2(aq)+HCl(aq)   ΔH=akJ·mol1
Ⅱ.3NO2(aq)+H2O(l)⇌2HNO3(aq)+NO(aq)   ΔH=bkJ·mol1
①NO(aq)转化为HNO3(aq)的热化学方程式___________
②为提高NO脱除率,工业上常向NaClO溶液中加入稀硫酸调节,溶液初始pH与NO的脱除率如下表所示。
初始3.54.55.56.57.5
NO脱除率91%88%83%65%51%
pH影响NO脱除率的原因是___________
(3)理论上可采用加热使NO分解的方法处理:2NO(g)⇌N2(g)+O2(g)。已知该反应的正反应活化能为728kJ·mol1,逆反应的活化能为910kJ·mol1;正反应熵变为-24.8J·K-1·mol1.实际反应时发现加热至600℃时NO仍没有明显分解,请结合上述数据解释原因________
(4)近期科学家发现活性炭表面的有机结构可以被强氧化剂氧化成酚羟基、羧基(均可表示为C-OH,其电离平衡可表示为C-OH⇌C-O-+H+),这些官能团可以使活性炭表面活性化,有利于NO的吸附。不同氧化剂的预氧化与吸附原理可表示为(未配平):
预氧化:HNO3+C→C-OH+NO2↑+H2O
预氧化:KMnO4+C→C-OH+MnO2+K2MnO4
预氧化:H2O2+C→C-OH+H2O
吸附:C-OH(s)+NO(g)⇌C-OH…NO(s)ΔH<0
NO吸附实验在25℃下进行,将一定比例的N2与NO混合气体在恒压下,以相同速率持续通入到等量的、不同预氧化试剂处理的活性炭中(图像中“原始-C”表示未经处理的活性炭),获得“NO捕获率-通气时间”的变化图:

已知:
①下列描述正确的是___________
A.25℃下原始-C在通气约175分钟后吸附效果超过了H2O2-C
B.若其他条件不变,增大混合气体中N2物质的量分数,吸附平衡会正向移动
C.KMnO4-C在实验中吸附效果不佳,可能是活性炭表面孔隙被MnO2、K2MnO4堵塞
D.升高温度,等量活性炭催化剂吸附的NO分子总数会减少
②相比其他预氧化试剂处理的活性炭,HNO3-C吸附效果更佳,有研究者认为可能是HNO3引入了H+,增强了活性炭的表面活性。试利用勒夏特列原理予以解释___________
2024-05-19更新 | 66次组卷
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【推荐2】工业上合成氨工艺流程一般分三步:第一步为原料气的制备,将天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气;第二步为净化,主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程;第三步为氨合成,将纯净的氢氮混合气压缩,增大压强,在催化剂的作用下合成氨。
(1)“一次转化”过程中气体与水蒸气反应转化为CO和混合气体,已知几种物质的燃烧热如表所示:

物质

燃烧热

-285.5

-890.3

-283

-393.5

的汽化热为,则“一次转化”过程中生成CO的热化学方程式为______
(2)“二步净化”过程中,原料需要经过铜氨液处理净化,除去其中的CO,其反应为:   ,铜氨液吸收CO适宜的生产条件是______(填字母)。
a.低温高压       b.高温高压       c.高温低压       d.低温低压
(3)第三步为氨合成,生产流程示意图如下。已知:   

①上述流程中有利于提高原料利用率的措施有______(请写出两点);
②有利于提高单位时间内氨的产率的措施有______(请写出两点)。
(4)实验室研究是工业生产的基石。如图中的实验数据是在其它条件不变时,向1L密闭容器中充入1mol和3mol,不同温度()、不同压强下,达平衡时混合物中的物质的量分数的变化情况。

①曲线a对应的温度是______
②M、N、Q点平衡常数的大小关系是______;K点的平衡常数为______
③K点达平衡后再向容器中充入1mol和2mol,平衡将______(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。
2023-01-13更新 | 281次组卷
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【推荐3】通过甲烷干重整(DRM)反应可以实现甲烷的合理转化和二氧化碳的资源化利用。某研究小组用图1方法实现甲烷干重整。

(1)甲烷干重整涉及的反应有:
   
   
   
   
   
___________
②反应的变化如图2所示。反应中属于吸热反应的有___________(填“”“”或“”)。

(2)制约干重整工业化应用的主要问题是积碳(),关键是开发出具有抗积碳性能()的催化剂。催化剂A、B对积碳与消碳的影响如图3所示:

工业生产时选择催化剂A的理由是___________
(3)图1中的反应①完成之后,以恒定流速将组成恒定的混合气通入反应器中,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图4所示。反应过程中始终未检测到,在催化剂上有积碳。下列有关图4的说法中不正确的是___________。

A.之前只发生反应
B.,可能有副反应发生,且生成的速率大于反应
C.之后,CO的气体流率减小,是因为催化剂失活或发生反应
D.之后,可能是因为积碳,使反应不再发生,反应程度变小

(4)在某温度下,若往装有足量固体的恒压密闭反应器中充入 混合气体且,若只发生反应,压强恒定为
的平衡转化率为50%,该反应的平衡常数___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
的物质的量随时间变化如图5所示。在相同温度、压强及起始物质的量不变情况下,通过调整比例将平衡转化率提高至75%,请在图5中画出的物质的量随时间t变化的曲线。___________

2024-05-28更新 | 60次组卷
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