二氧化碳有效轉(zhuǎn)化是“碳中和”的重要研究方向,CO2與H2在催化劑條件下可轉(zhuǎn)化為C2H4、CH3OH。回答下列問題:
Ⅰ.轉(zhuǎn)化為C2H4(g)的反應(yīng)方程式為2CO2(g)+6H2(g)?C2H4(g)+4H2O(g)ΔH<0。
(1)在恒壓密閉容器中,起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)發(fā)生反應(yīng),該反應(yīng)在不同的溫度下達(dá)到平衡時(shí),各組分的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖1所示。
①圖中表示CO2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是 ll(填字母)。357℃時(shí)可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志為 bcbc(填字母)。
a.v正(CO2)=2v逆(H2O)
b.容器中H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變
c.混合氣體的密度保持不變
②A、B、C三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)分別為KA、KB、KC,則三者從大到小的排列順序?yàn)?KB>KA>KCKB>KA>KC。
③B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡后,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為 66.7%66.7%(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)),若平衡時(shí)總壓為P,則平衡常數(shù)Kp=(19P)×(49P)4(19P)2×(13P)6(19P)×(49P)4(19P)2×(13P)6(列出計(jì)算式,以分壓表示,氣體分壓=總壓×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(2)其他條件相同,分別在X、Y兩種催化劑作用下,將2molCO2(g)和6molH2(g)充入體積為1L的密閉容器內(nèi),測(cè)得反應(yīng)相同時(shí)間時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖2所示。
使用催化劑X,當(dāng)溫度高于320℃時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率逐漸下降,其原因是 溫度高于320℃時(shí),催化劑X的活性降低,反應(yīng)速率減慢溫度高于320℃時(shí),催化劑X的活性降低,反應(yīng)速率減慢。根據(jù)圖象,不能不能(填“能”或“不能”)計(jì)算280℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù),其理由是 280℃時(shí),在兩種催化劑的作用下,反應(yīng)均未達(dá)到平衡狀態(tài)280℃時(shí),在兩種催化劑的作用下,反應(yīng)均未達(dá)到平衡狀態(tài)。
Ⅱ.(3)CO2與H2在催化劑作用下可轉(zhuǎn)化為CH3OH。主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ?mol-1
則CO(g)和H2(g)反應(yīng)生成CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式為 CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90kJ?mol-1CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90kJ?mol-1。
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【答案】l;bc;KB>KA>KC;66.7%;;溫度高于320℃時(shí),催化劑X的活性降低,反應(yīng)速率減慢;不能;280℃時(shí),在兩種催化劑的作用下,反應(yīng)均未達(dá)到平衡狀態(tài);CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90kJ?mol-1
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:31引用:1難度:0.6
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1.CO2的捕集與轉(zhuǎn)化是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
(1)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應(yīng)速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應(yīng)速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對(duì)反應(yīng)I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對(duì)相關(guān)量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應(yīng)選擇800℃的原因是
(3)在800℃時(shí),=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應(yīng),初始?jí)簭?qiáng)為P,一段時(shí)間達(dá)到平衡,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與剩余反應(yīng)物的物質(zhì)的量之和相等,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應(yīng):2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時(shí),向2L的恒容反應(yīng)器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時(shí)═k逆k正
(5)我國(guó)科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M(fèi)是電源的
②陽極電極反應(yīng)式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計(jì)算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計(jì)算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( )
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)化學(xué)方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應(yīng),相同時(shí)間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉(zhuǎn)化率=×100%制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量原料總的轉(zhuǎn)化量
下列說法不正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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