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
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:14114 题号:6501016
CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1
该催化重整反应的ΔH=______kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填标号)。
A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压
某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_______mol2·L−2
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
积碳反应
CH4(g)=C(s)+2H2(g)
消碳反应
CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol−1)75172
活化能/
(kJ·mol−1)
催化剂X3391
催化剂Y4372
①由上表判断,催化剂X____Y(填“优于”或“劣于”),理由是_________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________填标号)。

A.K、K均增加B.v减小,v增加
C.K减小,K增加D.v增加的倍数比v增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________
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【推荐1】均会对环境造成污染,如何高效消除它们造成的污染是科技工作者研究的重要内容。回答下列问题:
(1)一定条件下,可以将 转化为 ,涉及反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.   
①CO的燃烧热 ___________
②已知反应ⅰ是二级反应,第一步为 ;第二步为,已知 的浓度变化对反应 ⅰ速率几乎无影响,则这两步反应,活化能较大的是第___________步。
(2)测得反应ⅱ的为速率常数,只与温度有关)。已知某温度下反应 ⅱ的平衡常数 ,则该温度下___________,达到平衡后,仅升高温度,若 增大20倍,则 增大的倍数___________(填“>”“<”或“=”)20。
(3)一定条件下,也可以将 转化为 ,反应原理为,在恒压(4MPa)密闭容器中加入足量的活性炭和 气体,分别在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同催化剂催化下使其发生反应,测得经过相同时间时 的转化率 随温度的变化如图所示:

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【推荐2】利用甲醇(CH3OH)制备一些高附加值产品,是目前研究的热点。
(1)甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气,反应主要过程如下:
反应Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g)3H2(g)+CO2(g) H1
反应Ⅱ.H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) H2=akJ•mol-1
反应Ⅲ.CH3OH(g)2H2(g)+CO(g) H3=bkJ•mol-1
H1=____kJ•mol-1
②工业上采用CaO吸附增强制氢的方法,可以有效提高反应Ⅰ氢气的产率,如图1,请分析加入CaO提高氢气产率的原因____

(2)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种温度下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CH3OH的物质随时间的变化如图2。
①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K___K(填“>”或“=”或“<”)。
②一定温度下,在容积为1L的两个恒容密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
容器
反应物投入量1molCO2、3molH21molCO2、1molH2、1molCH3OH、1molH2O(g)
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,则乙容器起始时反应速率v___v(填“>”“<”或“=”)。
③一定温度下:此反应在恒压容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态的依据是___
a.容器中压强不变
b.H2的体积分数不变
c.c(H2)=3c(CH3OH)
d.容器中密度不变
e.2个C=O断裂的同时有3个H-H断裂
Ⅱ.(3)已知电离常数HCN:Ka=4.9×10-10;H2CO3Ka1=4.3×10-7Ka2=5.6×10-11,则向KCN溶液中通入少量CO2时的离子方程式为___
Ⅲ.(4)利用人工光合作用,借助太阳能使CO2和H2O转化为HCOOH,如图所示,在催化剂b表面发生的电极反应为:____
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【推荐3】Ⅰ、氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要的作用。
(1)下图是反应生成过程中能量的变化示意图,请写出反应的热化学方程式:_____

(2)若已知下列数据:
化学键
键能435943
试根据表中及图中数据计算的键能:_____
Ⅱ、我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。重整是利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应:
a)
b)
c)
d)
e)
(3)根据盖斯定律,反应_____(写出一个代数式即可)。
(4)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有_____。
A.增大的浓度,反应的正反应速率都增加
B.移去部分,反应的平衡均向右移动
C.加入反应的催化剂,可提高的平衡转化率
D.降低反应温度,反应a~e的正、逆反应速率都减小

(5)一定条件下,分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分_____步进行,其中,第_____步的正反应活化能最大。

(6)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为)除以。反应a、c、e的(温度的倒数)的变化如图2所示。

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