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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:108 题号:7416281
甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
① CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  ΔH1 =-99kJ·mol-1
② CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
③ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  ΔH3=+ 41 kJ·mol-1
(1)ΔH2______kJ·mol-1,②反应正向的熵变ΔS______0(填“>”“<”或“=”)。
(2)在容积为2 L的密闭容器中,充入一定量CO2和H2合成甲醇(上述②反应),在其他条件不变时,温度T1、T2对反应的影响图象如图。

①温度为T1时,从反应到平衡,生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)=_____ mol·L-1·min-1
②图示的温度T1______T2(填写“>”、“<”或“=”)
(3)T1温度时,将2 mol CO2和6 mol H2充入2 L密闭容器中,充分反应(上述②反应)达到平衡后,若CO2转化率为50%,此时容器内的压强与起始压强之比为________。欲提高CO2转化率,可采取的措施是_________________(填一种即可)

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解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)
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【推荐1】碳及其化合物广泛存在于自然界。请回答下列问题:
(1)某科学小组在973K下用CO还原过量的FeO,平衡时CO的体积分数为0.5951,相同温度下H2还原过量FeO,平衡时H2的体积分数为0.7024。根据上述实验结果判断,还原FeO(s)为Fe(s)的倾向是CO___H2(填“大于”或“小于”)。
(2)973K时,在密闭容器中将等物质的量的CO2和H2混合,发生反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g),采用甲作催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的转化率____50%(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(3)已知1173K时,反应CO2(g)+H2(g)COg)+H2O(g) K=1.29,如图,在密闭容器冲入等物质的量的CO2和H2混合,分别使用催化剂甲、催化剂乙在不同温度下反应一段时间测得H2的转化率与温度的关系,下列说法正确的是___
A.va(逆)<va(正)
B.a点平衡转化率大于b点平衡转化率
C.d点反应处于逆行进行中
D.e点后转化率下降,可能是温度升高催化剂失去活性
(4)以CO、H2和CO2制备甲醇
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H2
H1___H2(填“大于”、“等于”或“小于”)。已知CO可使反应的催化剂寿命下降,工业上用氢碳比表示反应物利用率,氢碳比=,则理论上氢碳比=___时,原料气的利用率最高,但生产中住往采用略高于该值的氢碳比,理由是____
(5)CO和CO2也可相互转化。向某体积可变的恒压密闭容器(p)加入1molCO2与足量的碳,发生反应C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图1所示。则925℃时压强平衡常数K2是T℃压强平衡常数K1___倍;在不同温度下,平衡时体系中CO2体积分数与压强的关系如图2所示,则保持D点容器体积不变,降低温度,达到新的平衡点可能是图2中A—G中的___点。
2021-11-15更新 | 175次组卷
【推荐2】氮是地球上含量较丰富的一种元素,氮的化合物在工业生产和生活中有重要的作用。
(1)四氧化二氮是火箭推进器的燃料,它与二氧化氮可以相互转化。一定条件下,密闭容器内发生化学反应: H>0,达到平衡时,当分别改变下列某一条件,回答:
①达到平衡时,升高温度,平衡将_______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
②达到平衡时,保持体积不变充入Ar气时,平衡将_______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
③达到平衡时,保持容器容积不变,再通入一定量N2O4,达到平衡时NO2的百分含量_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)消除汽车尾气污染物中NO的反应平衡常数表达式为:
已知:     
     
     
写出此反应的热化学方程式_______,该反应_______(“高温”或“低温”)能自发进行。
(3)氨气是生产氮肥的主要原料,一定温度下,在体积为1L的密闭容器中充入1 mol N2和2 mol H2合成氨反应达到平衡状态时,测得N2的转化率为25%,则达平衡时该反应的中衡常数K=_______(列出计算式)。
2022-09-23更新 | 100次组卷
【推荐3】是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义.回答下列问题:
(1)可以被溶液捕获。若所得溶液,溶液中________
若所得溶液主要转化为_______(写离子符号)。(室温下,的)
(2)经催化重整不仅可以制得合成气,还对温室气体的减排具有重要意义。
催化重整反应为:
已知:


①该催化重整反应的___________。有利于提高平衡转化率的条件是_________(填标号)。
A.低温低压       B.低温高压       C.高温低压       D.高温高压
某温度下,在体积为的容器中加入以及催化剂进行重整反应,达到平衡时的转化率是,其平衡常数为____________
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

消碳反应

活化能/催化剂X

33

91

催化剂Y

43

72


由上表判断,催化剂X_____________(填“优于”或“劣于”)Y,理由是:________________
(3)在固态金属氧化物电解池中,高温共电解混合气体制备是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示:

①X是电源的_______________(填“正”或“负”)极。
②阴极的电极反应式是:     
阴极产生的气体体积比为,则总反应可表示为_________________
2023-01-05更新 | 183次组卷
共计 平均难度:一般