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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:376 题号:5904347
(1)甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料,工业上用CO和H2在一定条件下制备CH3OH的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在体积为1L的恒容密闭容器中,充入2molCO和4molH2,一定条件下发生上述反应,测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。


①从反应开始到5min,用一氧化碳表示的平均反应速率v(CO)=____________
②下列说法正确的是____________(填字母序号)。
A.达到平衡时,H2的转化率为65%
B.5min后容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.达到平衡后,再充入氩气,反应速率减小
D.2min前v(正)>v(逆),2min后v(正)=v(逆)
(2)碳与水蒸气反应制取H2的相关反应如下:
Ⅰ:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.0kJ/mol
Ⅱ:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) H= - 43kJ/mol
Ⅲ:CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) H= - 178.3kJ/mol
计算反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的H=__________kJ/mol;
若K1、K2、K3分别为反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数,该平衡常数K=__________(用K1、K2、K3表示)。
②对于可逆反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),采取以下措施可以提高H2产率的是________。(填字母)
A.降低体系的温度                       B.压缩容器的体积
C.增加CaO的量                           D.选用适当的催化剂

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【推荐1】甲烷、乙醇是重要的燃料及化工原料,其制取和利用是科学家研究的重要课题。回答下列问题:
(1)甲烷的制备原理之一为 ,有关反应的热化学方程式如下:
i.
ii.
_______
②反应 自发进行的条件为_______(填“低温”“高温”或“任意温度”),从温度和压强角度考虑,为了提高甲烷的平衡产率,反应适宜在_______条件下进行。
③反应i: 的反应速率表达式为(为速率常数,与温度、催化剂有关),若平衡后升高温度,则_______(填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)乙醇的制备原理之一为。一定条件下,在一密闭容器中充入发生该反应,图甲表示压强为的平衡转化率与温度的关系。

①根据图甲可以判断_______(填“>”“<”或“=”)
②b点对应的平衡常数_______(列出含的算式即可,为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
③若在恒容绝热的容器中发生该反应,下列情况下反应一定达到平衡状态的是_______(填字母)。
A.容器内的压强不再改变
B.容器内气体密度不再改变
C.容器内
D.断开C=O键与形成H-H键的数目之比为2∶3
(3)一种高性能甲烷燃料电池的工作原理如图乙所示,以熔融碳酸盐()为电解质。
①电势比较:电极A_______(填“>”“<”或“=”)电极B。
②该燃料电池负极的电极反应式为_______
2024-03-11更新 | 373次组卷
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【推荐2】苯乙烯是用来制备重要高分子聚苯乙烯的原料。以水蒸气做稀释剂、催化剂存在条件下,乙苯催化脱氢可生成苯乙烯。可能发生如下两个反应:
主反应:   
副反应:   
(1)已知,在298K、101kPa条件下,某些物质的相对能量()变化关系如图所示:

___________
(2)在不同的温度条件下,以水烃比投料,在膜反应器中发生乙苯脱氢反应。膜反应器可以通过多孔膜移去,提高乙苯的平衡转化率,原理如图所示。

已知移出率
①忽略副反应。维持体系总压强p恒定,在温度T时,已知乙苯的平衡转化率为的移出率为b,则在该温度下主反应的平衡常数___________(用等符号表示)。[对于气相反应,用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数,记作,如,p为平衡总压强,为平衡系统中B的物质的量分数];
②乙苯的平衡转化率增长百分数与的移出率在不同温度条件下的关系如下表:
温度/℃
增长百分数/%
移出率/%
7009501000
608.434.382.77
8016.86.13.8
90277.14.39
高温下副反应程度极小。试说明当温度高于950℃时,乙苯的平衡转化率随的移去率的变化改变程度不大的原因:___________
③下列说法正确的是___________
A.生成的总物质的量与苯乙烯相等
B.因为被分离至隔离区,故反应器中不发生副反应
C.在恒容的膜反应器中,其他条件不变,增大水烃比,可提高乙苯的转化率
D.膜反应器可降低反应温度,减少副反应的影响
(3)不同催化剂效能与水烃比有关。保持体系总压为常压的条件下,水烃比为9(曲线Ⅰ)时乙苯的平衡转化率与温度的关系的示意图如下:

①请在图中画出水烃比为1时乙苯的平衡转化率与温度的关系曲线(曲线Ⅱ)__________
②工业上,减小水烃比是降低苯乙烯脱氢装置能耗的一个重要方向。若其他条件不变,减少水烃比,为使反应从起始到平衡均达到或接近原有的反应速率、限度,则可相应的改变的条件:___________
A.升温       B.降温       C.增压       D.减压       E.催化剂
2023-11-10更新 | 838次组卷
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【推荐3】二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。合成气(主要成分为CO、CO2和H2)是重要的化工原料,可利用合成气在催化剂存在下直接制备二甲醚(CH3OCH3)。
已知:① CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.0kJ·mol-1
② CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1
③ 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3=-24.5 kJ·mol-1
(1)工业上用CO2和H2在一定条件下反应直接制备二甲醚,主反应为:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
①要使该反应速率和产率都增大,应该采取的措施是__________________________________;。
②一定条件下,上述主反应达到平衡状态后,若改变反应的某一个条件,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是__________(填标号)。
a.逆反应速率先增大后减小                 b.H2的转化率增大
c.反应物的体积百分含量减小             d.容器中的变小
③在某压强下,制备二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时CO2的转化率如图(a)所示。T1温度下,将6molCO2和12molH2充入10L的密闭容器中, 5 min后反应达到平衡状态,则0〜5 min内的平均反应速率υ(CH3OCH3)=__________;KA、 KB、 KC三者之间的大小关系为___________

(2)在适当条件下由CO和H2直接制备二甲醚,另一产物为水蒸气。
①该反应的热化学方程式是_______________________________
②CO的转化率、二甲醚的产率与反应温度的关系如图(b)所示,请解释290℃后升高温度,CH3OCH3产率逐渐走低的原因可能是________________________________
2019-10-23更新 | 91次组卷
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