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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:405 题号:5976568
基于CaSO4为载氧体的天然气燃烧是一种新型绿色的燃烧方式,CaSO4作为氧和热量的有效载体,能够高效低能耗地实现CO2的分离和捕获。其原理如下图所示:

(1)已知在燃料反应器中发生如下反应:
i.4CaSO4(s)+CH4(g)=4CaO(s)+CO2(g)+4SO2(g)+2H2O(g) ΔH1=akJ/mol
ii.CaSO4(s)+CH4(g)=CaS(s)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=bkJ/mol
ⅲ. CaS(s)+3CaSO4(s)= 4CaO(s)+4SO2(g) ΔH3=ckJ/mol
①燃料反应器中主反应为_________(填“i”“ii”或“ⅲ”)。
②反应i和ii的平衡常数Kp与温度的关系如图1,则a_______0(填“ >”“ =“或“<” );720℃时反应ⅲ的平衡常数Kp=________

③下列措施可提高反应ii中甲烷平衡转化率和反应速率的是_______
A.增加CaSO4固体的投入量 B.将水蒸气冷凝
C.升温                                                  D.增大甲烷流量
(2)如图2所示,该燃料反应器最佳温度范围为850℃ -900℃之间,从化学反应原理的角度说明原因:______________________________________________________

(3)空气反应器中发生的反应为CaS(s) +2O2(g)=CaSO4(s) ΔH4=dkJ/mol
①根据热化学原理推测该反应为__________反应。
②在天然气燃烧过程中,可循环利用的物质为________
(4)该原理总反应的热化学方程式为_____________________________________________

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【推荐1】近年来我国大力加强温室气体CO2的转化研究,如催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。回答下列问题:
(1)已知:CO2(g)+H2(g)⇌H2O(g)+CO(g)ΔH1=+41.1kJ•mol1
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2=﹣90.0kJ•mol1
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式 _____
(2)为提高CH3OH(g)的产率,理论上应采用的条件是 _____(填序号)。
a.高温高压
b.低温低压
c.高温低压
d.低温高压
(3)250℃时,在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g),如图为不同投料比[ ]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。反应物X是 _____(填“CO2”或“H2”)。

(4)催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,得到如下四组实验数据:

实验编号

温度/K

催化剂

CO2的转化率/%

甲醇的选择性/%

A

543

纳米棒

12.3

42.3

B

543

纳米片

11.9

72.7

C

553

纳米棒

15.3

39.1

D

553

纳米片

12.0

70.6

根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优条件为 _____(填实验编号)。
(5)一定条件下CO2能与N2发生反应:N2(g)+CO2(g)⇌C(s)+2NO(g)。某温度下,若向2L体积恒定的密闭容器中充入等物质的量的N2和CO2,其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示:

①图中B点v_____v(填“>”“<”或“=”)。
②第10min时,外界改变的条件可能是 _____(填字母)。
A.加催化剂
B.增大C(s)的物质的量
C.减小CO2的物质的量
D.升温
E.降温
2022-12-31更新 | 177次组卷
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(1)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知:
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) H1=a kJ/mol
②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) H2=b kJ/mol
则2NH3(g)+3NO(g)=N2(g)+3H2O(l) H=_______(用含a、b的代数式表示)kJ/mol。
(2)N2O的产生。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物:2NH3(g)+2O2(g)N2O(g)+3H2O(g)。若该反应前2min内NH3的浓度减小了0.2mol/L,则0~2min内,v(N2O)=_______mol/(L·min)。
(3)某研究小组发现用NH3还原法可以处理N2O:2NH3(g)+3N2O(g)4N2(g)+3H2O(g) H=-804.1kJ/mol。向某密闭容器中充入2mol NH3 (g)和3mol N2O (g),发生上述反应,平衡时混合气体中N2的体积分数与压强(p)、温度(T)的关系如图所示。

①下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.4v(N2O)=3v(N2)
B. NH3(g)与N2O(g)的物质的量之比保持不变
C.恒容密闭容器中,气体的摩尔质量保持不变
D.每断裂6molN-H键的同时生成4molN≡N键
②T1_______(填“>”、“<”或“=”)T2,原因为_______
③A、B、C三点对应的反应平衡常数KA、KB、KC的大小关系为_______
④B点处N2O(g)的转化率为_______%,若B点容器体积为1L,则该条件下反应的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。
2023-04-21更新 | 104次组卷
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则△H=______kJ/mol
(2)工业上常用反应CO(g) +2H2(g)CH3OH(g)       △H=-90.7kJ/mol 合成甲醇,恒温恒容条件下,能说明该反应一定达到平衡状态的是_____(填字母)。
a.混合气体的密度不再随时间改变
b.气体的总压强不再随时间改变
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2018-02-21更新 | 284次组卷
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