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:159 题号:22859731
二甲醚具有巨大的潜在市场,目前采用的二氧化碳有效转化法,既是生成二甲醚的简便方法,又是实现“碳中和”的重要途径。
I.CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2的转化方法,其过程中发生的反应如下:
反应①:   △H1=+41.2kJ·mol-1             K1
反应②:   △H2=-204.9kJ·mol-1        K2
(1)CO2催化加氢合成二甲醚的热化学方程式为_______________,该反应的平衡常数为_______________(用K1、K2表示)。
(2)在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,发生反应①和(1)中反应,CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。当温度低于300℃时,CO2的平衡转化率随温度的上升而下降的原因是_______________

Ⅱ.由CO2制备二甲醚的另一种方法为先合成甲醇,再脱水,主要分为以下步骤:
反应③:   △H3<0
反应④:   △H4>0
(3)在不同的压强下,按照投料比n(CO2):n(H2)=1:3只进行反应③,CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲所示,p1压强下,CO2的转化率随温度变化如图乙所示。

图甲中压强从大到小的顺序是_______________,图乙中处于平衡状态的点有_______________(填字母),CO2的转化率呈图乙所示变化的原因是_______________
(4)更换高效的催化剂,体系中CH3OCH3平衡时的物质的量将_______________(填“增加”“不变”或“减少”)。
(5)在280℃、3.4MPa条件下,通入1molCO2和3molH2的混合气体,用该方法制备二甲醚。充分反应后,测得CO2的平衡转化率为30%,体系中CH3OCH3的物质的量为0.1mol,则反应③的压强平衡常数Kp=_______________MPa-2(列出计算式即可)。

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解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐1】为减少碳氧化物的排放,工业上可回收合成甲醇()。
(1)利用反应合成甲醇时发生两个平行反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
控制初始投料比为,温度对平衡转化率及甲醇和产率的影响如图所示:

①反应Ⅰ能自发的反应条件:______。(填“低温”、“高温”、“任何温度”)
②由图可知温度升高的产率上升,其主要原因可能是______
③由图可知获取最适宜的温度是______
④控制初始投料比为,在时反应Ⅰ已达到平衡状态,的转化率为,甲醇选择性为,此时容器的体积为,若初始加入量为,则反应Ⅰ的平衡常数是______。(甲醇的选择性:转化的中生成甲醇的百分比)
(2)利用在一定条件下亦可合成甲醇,发生如下反应:
反应Ⅲ   
其两种反应过程中能量的变化曲线如图中a、b所示,下列说法正确的是______

A. 上述反应的
B. 反应正反应的活化能为
C. 过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应
D. 过程使用催化剂后降低了反应的活化能和
E. 过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段
(3)甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入,向乙中加入,发生反应Ⅲ,测得不同温度下甲中的平衡转化率如图所示,请在图中画出不同温度下乙容器中的平衡转化率变化趋势的曲线______

(4)反应Ⅰ生成的甲醇常用作燃料电池的原料,请写出以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极构成的燃料电池的负极电极方程式______
2021-02-07更新 | 195次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐2】二氧化碳转化甲醇技术是当前的研究热点,假设该过程仅发生如下3个反应:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) K1△H1
反应II:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) K2△H2
反应III:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) K3H3
(1)上述反应的平衡常数K与温度T的关系都符合:lnK=A+(A、B都为常数,且都大于零),则______(填“>”、“<”或“=)。
(2)在体积为1L的刚性容器中,仅发生反应I,投料比=3,反应一段时间后,在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜(能选择性分离出H2O)时甲醇的产率随温度的变化如图所示。
   
①下列说法能作为反应I达到平衡状态的判据是______(填字母)。
A.气体密度不再变化 B.CO2的体积分数不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化 D.CO2、H2的物质的量之比为1:3
②有分子筛时,P点之前甲醇的产率随温度升高而升高的原因是______
③210℃下,反应达到平衡时,该容器中未通过膜的H2O分子占反应生成的H2O分子的百分比为_____(用a表示)。
(3)CH3OH(g)在γ-Al2O3固体表面发生反应Ⅱ要经历:吸附→表面反应→脱附三个阶段,其机理如图所示。

①发生脱附的是历程______(填数字)。
②已知历程5的化学方程式为:HO*+H*→H2O*(用*标注吸附的原子)。写出历程3的化学方程式:_____
(4)甲醇可作为燃料电池的燃料。
①某甲醇燃料电池的部分结构如图所示,该电池的负极反应式为_____
   
②已知氢气和甲醇的热值分别为143kJ/g和23kJ/g,与车载氢气供能模式相比,车载甲醇供能模式的优势是______。(已知燃料的能量密度单位为:)
2023-05-25更新 | 180次组卷
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【推荐3】我国承诺2030年前,二氧化碳的排放不再增长。为更早实现“碳达峰”“碳中和”,彰显中国作为大国的责任与担当。诸多科学家都在大力研究将甲烷化、甲醇化、碳酸二甲酯(DMC)化从而减少碳的排放。
(1)甲烷化其相关反应的热化学方程式如下:
ⅰ.
ⅱ.
①写出甲烷化的热化学方程式:___________
②实际生产中,为提高甲烷化时生产效率,反应适宜在___________条件下进行。
a.高温低压                           b.高温高压                           c.低温高压
③已知反应ⅰ的为速率常数,若反应达平衡后升高温度,则___________。(填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)甲醇化其中涉及的主要反应:
ⅰ.
ⅱ.
①某研究小组利用催化剂将转化为甲醇的机理如图所示。在该历程中,优先与催化剂反应的物质是___________:生成的甲醇分子的氧原子来自___________。(填化学式)

②若初始时,保持压强为p MPa合成甲醇。达到平衡时,的转化率、和CO的选择性随温度变化关系如图。

已知:
的选择性=
CO的选择性=
270℃反应达到平衡,水蒸气的分压为___________p MPa,反应ⅱ的___________。(均保留2位有效数字)
7日内更新 | 41次组卷
共计 平均难度:一般