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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:496 题号:7984889
丙烯(C3H6)是重要的有机化工原料。丙烷直接脱氢制丙烯发生的主要反应及能量变化如图:

回答下列问题:
(1)丙烷直接脱氢制丙烯为强吸热过程,该反应必须在高温下进行,但温度越高副反应进行程度越大,同时还会降低催化剂的活性和选择性。
①为提供反应所需热量,恒压时若向原料气中掺入水蒸气,则K(主反应)___(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②温度升高,副反应更容易发生的主要原因是_______
(2)如图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强p1、p2分别为1×104 Pa和1×105 Pa)。

①1×104 Pa时,如图中表示丙烯的曲线是____(填“ⅰ”、“ⅱ”、“ⅲ”或“ⅳ”)。
②1×105Pa、500℃时,若只发生上述主反应和副反应,则达平衡时,丙烷转化为丙烯的转化率为____
(3)为克服丙烷直接脱氢法的缺点,科学家探索出在无机膜反应器中进行丙烷脱氢制丙烯的技术。在膜反应器中,利用特定功能膜将生成的氢气从反应区一侧有选择性地及时移走。与丙烷直接脱氢法相比,该方法的优点是__________
(4)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图。
   
已知:CO和H2的燃烧热分别为H =-283.0kJ/mol、H =-285.8kJ/mol。
①反应(ⅰ)的化学方程式为_____
②25℃时,该工艺总反应的热化学方程式为________
③该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是_______

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【推荐1】2020年9月,习近平主席在第75届联合国大会提出我国要实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。因此CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
Ⅰ.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 。该反应在起始温度和体积均相同(T℃、1L)的两个密闭容器中分别进行,反应物起始物质的量见下表:
反应a(恒温恒容)1300
反应b(绝热恒容)0011

(1)达到平衡时,反应a、b对比:的体积分数_______(填“>”“<”或“=”)。
(2)下列能说明反应a达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.
B.混合气体的平均摩尔质量不再改变
C.
D.容器内压强不再改变

Ⅱ.合成甲烷也是资源化利用的重要方法。对于反应     ,催化剂的选择是甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得转化率和生成选择性随温度变化的影响如下图所示。

(3)高于320℃后,以Ni-CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降,而以Ni为催化剂,CO2转化率却仍在上升,其原因是_______
(4)对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是_______
Ⅲ.研究表明在催化剂存在下可发生反应制得合成气:
(5)此反应的活化能,利于反应自发进行的条件是_______(填“高温”或“低温”)。
(6)一定温度下,向一恒容密闭容器中充入发生上述反应、初始时的分压分别为14kPa、16kPa,一段时间达到平衡后,测得体系压强是起始时的1.4倍,则该反应的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
Ⅳ.以铅蓄电池为电源可将转化为乙烯,其原理如下图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。

(7)阴极上的电极反应式为_______;每生成0.5mol乙烯,理论上需消耗铅蓄电池中_______mol硫酸。
2022-03-22更新 | 424次组卷
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【推荐2】工业上,可以用还原NO,发生反应:   。回答下列问题:
(1)研究发现,总反应分两步进行:①;②。相对能量与反应历程如图所示。

加入催化剂,可降低___________(填序号)反应的活化能。
(2)已知共价键的键能:
共价键N=OH—HH—O
键能607436946463
   ___________
(3)的速率方程为(为速率常数,只与温度、催化剂有关)。一定温度下,不同初始浓度与正反应速率关系相关数据如下表。
实验
a0.10.1v
b0.20.1
c0.10.2
d0.2x
_________________________________
②已知:速率常数(k)与活化能()、温度(T)的关系式为(R为常数)。总反应在催化剂Cat1、Cat2作用下,与T关系如图所示。相同条件下,催化效能较高的是___________,简述理由:___________

(4)体积均为的甲、乙反应器中都充入,发生上述反应。测得的物质的量与反应时间的关系如图所示。

仅一个条件不同,相对于甲、乙改变的条件是________。甲条件下平衡常数_______
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【推荐3】化石燃料燃烧时会产生进入大气形成酸雨,有多种方法可用于的脱除。
已知可参与如下热力学循环:



反应______
碱性溶液吸收法。工业上常用碱性NaClO废液吸收,反应原理为:,为了提高吸收效率,常用 作为催化剂。在反应过程中产生的四价镍和氧原子具有极强的氧化能力,可加快对的吸收。该催化过程如下图所示:

过程1的离子方程式是,过程2的离子方程式为______
也可用于脱硫,且脱硫效果比NaClO 更好,原因是______
溶液、氨水等碱性溶液吸收法。已知时,含硫物种即水溶液中随pH变化如图1所示,脱硫效率随pH变化如图2所示。

①当用溶液吸收至溶液的pH为4时,发生反应的离子方程式是______
②当用氨水吸收至溶液的时,与溶液中存在的含硫物种之间的关系是______
③由实验测得氨水脱除时,脱硫效率随pH的变化如图所示。在,pH较小时脱硫效率低的可能原因是______;实际工艺中,吸收液的pH应控制在一定范围内,pH不宜过大的原因是______
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