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 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:264 题号:9888798
费托合成是以合成气(CO 和 H2 混合气体)为原料在催化剂和适当条件下合成烯烃(C2~C4)以及烷烃(CH4、C5~C11、C12~C18等,用Cn H2n+2表示)的工艺过程。
已知:① 2CO(g) +O2(g) =2CO2 (g) H1 =a
②2H2(g) + O2(g)=2H2O(g) H2 =b

回答下列问题:
(1)反应(2n +1)H2 (g)+nCO(g)=CnH2n+2(g)+nH2O(g)的 H_____。(用含有a、b、c、n 的式子表示)
(2)费托合成产物碳原子分布遵循 ASF 分布规律。碳链增长因子(α)是描述产物分布的重要参数,不同数值对应不同的产物分布。ASF 分布规律如图,若要控制 C2~C4的质量分数 0.48~0.57,则需控制碳链增长因子(α)的范围是________

(3)近期,我国中科院上海高等研究院在费托合成烃的催化剂上取得重大进展。如图所示,Co2C作催化剂的规律是:选择球形催化剂时_____,选择平行六面体催化剂时_____

(4)中科院大连化物所研究团队直接利用CO2与H2合成甲醇。一定条件下,向 2L 恒容密闭容器中充入1molCO2和 2mol H2发生反应“CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H”。CO2的平衡转化率(α)与温度(T)的关系如图所示。

①判断H_______0。(填“大于”“小于”或“等于”)
②500 K 时,反应 5 min 达到平衡。计算 0~5 min 用H2O 表示该反应的化学反应速率为_________,该反应的平衡常数为__________
③500 K 时,测定各物质的物质的量浓度分别为 c(CO2)=0.4 mol/L、c(H2) = 0.2 mol/L、c(CH3OH) = 0.6 mol/L、c(H2O) = 0. 6 mol/L,此时反应____        (填“是”或“否”) 达到平衡,理由是_____       
④一定条件下,对于反应 CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)。下列说法中不能表明反应达到平衡的是_____
a.恒温恒容下,c(CH3OH)=c(H2O)
b.恒温恒容下,体系的压强保持不变
c.恒温恒容下,体系的平均摩尔质量不变
d.相同时间内,断裂 H-H 键和断裂 H-O 键之比 1:1

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(1)工业上常利用甲烷与水蒸气重整制氢,涉及热化学反应方程式如下:
Ⅰ.   
Ⅱ.   
①总反应:   ___________
②为提高CH4的平衡转化率,可采取的措施有___________(写一条)。
③已知830℃时,反应Ⅱ的平衡常数。在容积不变的密闭容器中,将加热到830℃,反应达平衡时CO的转化率为___________
④在常压、600℃条件下,甲烷与水蒸气制备氢气的总反应中H2平衡产率为82%。若加入适量生石灰后H2的产率可提高到95%。应用化学平衡移动原理解释原因___________
(2)利用甲烷与CO2重整制氢的热化学反应方程式如下:
Ⅲ.   (主反应)
Ⅳ.   (副反应)
①在恒压条件下,等物质的量的CH4和CO2发生重整反应时,各物质的平衡转化率随温度变化如图所示,则表示CO2平衡转化率的是曲线___________(填“A”或“B”)。

②在一刚性密闭容器中,CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa,忽略副反应,达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,则该反应的___________(列出计算式即可)。
(3)科学家研究将联合重整制备氢气,发生反应Ⅰ和Ⅲ。常压下,将按一定比例混合置于密闭容器中,相同时间不同温度下测得体系中变化如图所示。

①已知700℃、催化条件下,向反应体系中加入少量可增加产率,此条件下还原性CO___________(填“>”“<”或“=”)。
②随着温度升高变小的原因可能是___________
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反应Ⅱ:
液态水全部蒸发为气态水吸收的能量,则以气态和气态为原料制备气态和水蒸气的热化学方程式是________________
(2)在一温度恒定的密闭容器中通入一定量的,在催化剂作用下转化为,当的投料比为________时,混合气体的体积分数最大;为了提高的平衡产率,不改变温度,可以采取的措施有________。(答出一条即可)
(3)改用不同的催化剂可以利用合成气制备甲醇,反应方程式为分别为正逆反应速率常数,x为物质的量分数。
①该反应在某条件下达到平衡后,升高温度,________(填“增大”或“减小”),变化的程度________(填“大于”“小于”或“等于”)变化的程度。
②在实验室模拟工业合成甲醇的反应,在一恒压密闭容器内充入(代替合成气中的杂质,不参与反应),测得压强为,加入合适催化剂后在恒温条件下开始反应,测得容器的体积变化如下:

反应时间

0

10

20

30

40

50

60

容器体积/L

4

3.5

3.2

3.0

2.9

2.8

2.8

则氢气的平衡转化率为________,该温度下的平衡常数________为以分压表示的平衡常数,请用含的式子表示)。
(4)利用二氧化碳和甲烷经催化重整,可以制得合成气:,按一定体积比加入甲烷和,在恒容下发生反应,温度对产率的影响如图所示。则下列叙述正确的是________.
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