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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:585 题号:5298504
以氧化铝为原料,通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN);通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化再利用。请回答:
(1)已知:2Al2O3(s)===4Al(g)+3O2(g)             ΔH1=3351 kJ·molˉ1
2C(s)+O2(g)===2CO(g)             ΔH2=-221 kJ·molˉ1
2Al(g)+N2(g)===2AlN(s)             ΔH3=-318 kJ·molˉ1
碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是________,该反应自发进行的条件________
(2)在常压、Ru/TiO2催化下,CO2和H2混和气体(体积比1∶4,总物质的量a mol)进行反应,测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图1和图2所示(选择性:转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。
反应Ⅰ       CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)             ΔH4
反应Ⅱ       CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)             ΔH5

①下列说法不正确的是________
A.ΔH 4小于零
B.温度可影响产物的选择性
C.CO2平衡转化率随温度升高先增大后减少
D.其他条件不变,将CO2和H2的初始体积比改变为1∶3,可提高CO2平衡转化率
②350℃时,反应Ⅰ在t1时刻达到平衡,平衡时容器体积为VL,该温度下反应Ⅰ的平衡常数为________(用a、V表示)
③350℃下CH4物质的量随时间的变化曲线如图3所示。画出400℃下0~t1时刻CH4物质的量随时间的变化曲线。

(3)据文献报道,CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷,生成甲烷的电极反应式是________

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回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g) S2(g) +2H2(g) ΔH1= + 180kJ·mol1 Kp1=a
②CS2(g)+2H2(g) CH4(g) +S2(g) ΔH2=-81kJ·mol1 Kp2= b
则反应③CH4(g) +2H2S(g) CS2(g) +4H2(g) 的 ΔH3=___________kJ·mol1,Kp3=________(不写单位)。
(2)在不同温度、反应压强为100kPn,进料H2S的摩尔分数(可看成体积分数)为0.1%~20% (其余为N2)的条件下,对于反应①,H2S 分解平衡转化率的结果如图1所示。则T1、T2和T3由大到小的顺序为___________,同温同压下H2S的摩尔分数越大,H2S 分解平衡转化率越小的原因是______________________
   
(3)反应①和③的 ΔG随温度的影响如图2所示,已知ΔG =-RTlnK (R为常数,T为温度,K为平衡常数),则在1000°C时,反应的自发趋势①___________③(填“>”、“<”或“=”)。在1000°C、100kPa反应条件下,将一定量的H2S和CH4混合进行反应(不考虑反应②),达到平衡时n(CS2):n(H2)约为1:4, n(S2)微乎其微,其原因是___________
   
(4)在1000°C、100kPa反应条件下,将H2S、CH4、N2摩尔分数比为3:3:2的混合气进行反应③,达到平衡时,CS2分压与H2S的分压相同。则反应③的Kp=___________(不写单位)。
2023-06-04更新 | 340次组卷
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Ⅱ.液相催化还原机理如图a所示。其他条件相同,不同时,反应1小时后转化率和不同还原产物中在总的比例如图b所示。

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请回答:
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(2)将CO2和H2按1︰3通入密闭容器中发生反应1和反应2,改变反应温度,分别测得1MPa、3MPa、5MPa下CO2的平衡转化率(α)以及3MPa时生成CH3OH、CO选择性(S)的变化如图甲(选择性为目标产物在总产物中的比率)。

   

①代表5MPa下α(CO2)随温度变化趋势的是曲线___________(填“a”“b”或“c”)。
②随着温度升高,a、b、c三条曲线接近重合的原因是___________
③P点对应的反应2的平衡常数Kp=___________
④分子筛膜反应器可提高反应1的平衡转化率,原理如图乙所示。分子筛膜反应器可提高转化率的原因是___________

   

⑤请在下图中画出5MPa时生成CH3OH、CO选择性(S)随温度变化的曲线。__________

   

2023-08-25更新 | 468次组卷
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