1 . 甲烷的直接转化具有较高的经济价值,因此备受科学家关注。请回答下列问题:
(1)用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇,合成方法有以下两种:
方法I:CH4(g)+O2(g)CH3OH(g) △H1=-126.4kJ•mol-1
方法II:CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g) △H2
已知H2的燃烧热为285.8kJ/mol,H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ•mol-1,则△H2=_______ 。
(2)某工厂采用方法Ⅰ生产甲醇。在200℃下,向容积为5L的恒容密闭反应器中加入催化剂,并充入6.0kPaCH4、4.8kPaO2和一定量He使反应充分进行,体系的总压强随时间的变化如图所示。
①下列措施可以提高CH4的平衡转化率的是_______ (填标号)。
A.升高温度
B.反应达到平衡后,再充入一定量He
C.投料比不变,增大反应物浓度
②达到平衡时体系中CH3OH的体积分数为_______ (精确到0.1%)。
③该反应温度下,方法I的标准压力平衡常数=_______ (列出计算式)。[已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g), =,其中pθ=100kPa,pC、pH、pD、pE为各组分的平衡分压。]
④若将容器改为绝热容器,初始温度为200℃,其他条件不变,达到新平衡时,甲醇产率降低,原因是_______ 。
(3)为提高生产效率,利用方法Ⅱ进行连续生产时采用如图所示的步骤控制体系温度和通入气体(各阶段气体流速相同)。
已知大多数气体分子在催化剂表面的吸附过程是放热的,He不会在催化剂表面吸附,吸附和解吸附不会导致体系温度的变化。通入CH4发生反应前,要往反应器中通入O2从而活化催化剂,活化催化剂后持续通入He一段时间的目的是_______ ;请从反应速率的角度说明,通入CH4后反应温度维持在200℃的原因:_______ 。
(4)用ZrO2/NiCo2O4作电解催化剂也可以实现甲烷的直接转化,装置如图所示。
写出ZrO2/NiCo2O4电极的反应式:_______ 。
(1)用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇,合成方法有以下两种:
方法I:CH4(g)+O2(g)CH3OH(g) △H1=-126.4kJ•mol-1
方法II:CH4(g)+H2O(g)CH3OH(g)+H2(g) △H2
已知H2的燃烧热为285.8kJ/mol,H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ•mol-1,则△H2=
(2)某工厂采用方法Ⅰ生产甲醇。在200℃下,向容积为5L的恒容密闭反应器中加入催化剂,并充入6.0kPaCH4、4.8kPaO2和一定量He使反应充分进行,体系的总压强随时间的变化如图所示。
①下列措施可以提高CH4的平衡转化率的是
A.升高温度
B.反应达到平衡后,再充入一定量He
C.投料比不变,增大反应物浓度
②达到平衡时体系中CH3OH的体积分数为
③该反应温度下,方法I的标准压力平衡常数=
④若将容器改为绝热容器,初始温度为200℃,其他条件不变,达到新平衡时,甲醇产率降低,原因是
(3)为提高生产效率,利用方法Ⅱ进行连续生产时采用如图所示的步骤控制体系温度和通入气体(各阶段气体流速相同)。
已知大多数气体分子在催化剂表面的吸附过程是放热的,He不会在催化剂表面吸附,吸附和解吸附不会导致体系温度的变化。通入CH4发生反应前,要往反应器中通入O2从而活化催化剂,活化催化剂后持续通入He一段时间的目的是
(4)用ZrO2/NiCo2O4作电解催化剂也可以实现甲烷的直接转化,装置如图所示。
写出ZrO2/NiCo2O4电极的反应式:
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2 . 工业合成氨在人类历史上具有非常重要的意义。回答下列问题:
(1)断开1mol共价键吸收的能量或形成1mol共价键释放的能量数据如表:
进行反应,当生成2mol 时,将___________ (填“吸收”或“放出”)___________ kJ的热量。
(2)Bosch在研究合成氨工业的催化剂和装置时,发现氢气渗透到钢铁内部生成了一种能产生温室效应的气体,该气体为___________ (填名称),用铁催化氨合成时会产生FeN,氢气与FeN反应生成氨气,写出氢气与FeN反应的化学方程式___________ 。
(3)20世纪初、以Nernst和Haber为代表的研究小组研究不同反应条件下的合成氨反应、所得数据如下表:
试解释Haber采取的生产条件平衡混合气体中所占体积分数高的原因___________ 。
(4)以氨气和二氧化碳为原料制备尿素的化学方程式为,反应物平衡转化率随氨碳比的变化曲线如图所示,刚性容器中当投料比且初始压强为45MPa时,该反应的平衡常数___________ 。(结果用分数表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(5)尿素的过度使用会造成水体污染,科学家通过电解的方法处理含尿素的碱性废水、并向煤液化供氢。其装置如图所示,电极b上的电极反应式为___________ 。
(1)断开1mol共价键吸收的能量或形成1mol共价键释放的能量数据如表:
共价键 | H-H | N-H | N≡N |
能量变化/() | 436.0 | 390.8 | 946.0 |
(2)Bosch在研究合成氨工业的催化剂和装置时,发现氢气渗透到钢铁内部生成了一种能产生温室效应的气体,该气体为
(3)20世纪初、以Nernst和Haber为代表的研究小组研究不同反应条件下的合成氨反应、所得数据如下表:
研究者 | 压强/atm | 温度/℃ | 催化剂 | 反应结果(平衡混合气体中所占体积分数) |
Nernst | 50 | 685 | 铂、锰 | 0.96% |
Haber | 150~250 | 550 | 锇、铀 | 8.25% |
(4)以氨气和二氧化碳为原料制备尿素的化学方程式为,反应物平衡转化率随氨碳比的变化曲线如图所示,刚性容器中当投料比且初始压强为45MPa时,该反应的平衡常数
(5)尿素的过度使用会造成水体污染,科学家通过电解的方法处理含尿素的碱性废水、并向煤液化供氢。其装置如图所示,电极b上的电极反应式为
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