當(dāng)前位置： 2023年山東省青島市高考化學(xué)一模試卷> 試題詳情

CH₄與CO₂的干法重整（DRM）反應(yīng)可同時(shí)轉(zhuǎn)化兩種溫室氣體，并制備CO和H₂．主要反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ：CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g）ΔH₁；
反應(yīng)Ⅱ：CH₄（g）+3CO₂（g）?4CO（g）+2H₂O（g）ΔH₂；
反應(yīng)Ⅲ：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）ΔH₃
已知：反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的自發(fā)均需高溫條件．
（1）上述三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)K_p、ΔH與溫度T關(guān)系如圖1所示．圖中a點(diǎn)代表的是
Ⅱ
Ⅱ
（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）反應(yīng)的ΔH，ΔH₃=
-41
-41
kJ?mol^-1．
（2）向密閉容器中，通入3molCO₂和1molCH₄，若僅考慮上述反應(yīng)，平衡時(shí)CO₂、CH₄、CO、H₂的物質(zhì)的量隨溫度T的變化如圖2所示．

900K時(shí)，CH₄的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為
1
18
1
18
，用各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)K_x=
19
9
19
9
．900K后隨溫度升高，H₂物質(zhì)的量減少的原因?yàn)?
900K后反應(yīng)Ⅲ逆向進(jìn)行的程度大
900K后反應(yīng)Ⅲ逆向進(jìn)行的程度大
．
（3）DRM反應(yīng)目前普遍存在的一個(gè)難題是積碳，該過(guò)程與兩個(gè)反應(yīng)有關(guān)
①CH₄
N
i
C+2H₂ ΔH＞0；
②2CO?C+CO₂ ΔH＜0．
目前積碳問(wèn)題的解決方案主要有兩種：A．提高原料氣中CO₂的占比；B．在常規(guī)的Ni催化劑中添加MgO，使其在催化劑表面與Ni形成共熔物．試解釋這兩種方法可以有效抑制積碳的原因
增大CO₂濃度可以促使反應(yīng)②平衡左移；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，減小了Ni催化劑的表面積，減慢了反應(yīng)①的速率；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，因其顯堿性更易吸附CO₂有利于，有利于CO₂和C在催化劑表面的反應(yīng)
增大CO₂濃度可以促使反應(yīng)②平衡左移；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，減小了Ni催化劑的表面積，減慢了反應(yīng)①的速率；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，因其顯堿性更易吸附CO₂有利于，有利于CO₂和C在催化劑表面的反應(yīng)
（答出兩條即可）．
（4）使用CaO/Fe₃O₄/Ni復(fù)合催化劑，可顯著提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率，實(shí)現(xiàn)碳?xì)浞蛛x，并得到富含CO的產(chǎn)物，催化機(jī)理如圖3所示．請(qǐng)用化學(xué)方程式解釋Fe₃O₄循環(huán)的原理
Fe₃O₄+4CO=3Fe+4CO₂、Fe₃O₄+4H₂=3Fe+4H₂O、3Fe+4CO₂=Fe₃O₄+4CO或3Fe+4CaCO₃=4CaO+Fe₃O₄+4CO
Fe₃O₄+4CO=3Fe+4CO₂、Fe₃O₄+4H₂=3Fe+4H₂O、3Fe+4CO₂=Fe₃O₄+4CO或3Fe+4CaCO₃=4CaO+Fe₃O₄+4CO
．

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算；反應(yīng)熱和焓變；化學(xué)平衡的影響因素．

【答案】Ⅱ；-41；

；

；900K后反應(yīng)Ⅲ逆向進(jìn)行的程度大；增大CO₂濃度可以促使反應(yīng)②平衡左移；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，減小了Ni催化劑的表面積，減慢了反應(yīng)①的速率；MgO在Ni催化劑表面形成共熔物，因其顯堿性更易吸附CO₂有利于，有利于CO₂和C在催化劑表面的反應(yīng)；Fe₃O₄+4CO=3Fe+4CO₂、Fe₃O₄+4H₂=3Fe+4H₂O、3Fe+4CO₂=Fe₃O₄+4CO或3Fe+4CaCO₃=4CaO+Fe₃O₄+4CO

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：80引用：2難度：0.3

相似題

1．在催化劑作用下，可逆反應(yīng)2SiHCl₃（g）?SiH₂Cl₂（g）+SiCl₄（g）在溫度為323K和343K時(shí)SiHCl₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示（已知：反應(yīng)速率v=v_正-v_逆=k_正x²_SiHCl3-k_逆x_SiH2Cl2x_SiCl4，k_正、k_逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　?。?/h2>

A．343K時(shí)，反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為22%

B．343K時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)約為0.02

C．343K時(shí)，提高反應(yīng)物壓強(qiáng)或濃度可縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間

D．a(chǎn)處的

正

逆

=1.1，且a處的反應(yīng)速率大于b處的反應(yīng)速率

發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：40引用：1難度：0.5

解析

2．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車(chē)領(lǐng)域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有：
Si（s）+4HCl（g）═SiCl₄（g）+2H₂（g）△H=-241kJ/mol
SiHCl₃（g）+HCl（g）═SiCl₄（g）+H₂（g）△H=-31kJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl₃的熱化學(xué)方程式是

。
（2）鋁鋰形成化合物L(fēng)iAlH₄既是金屬儲(chǔ)氫材料又是有機(jī)合成中的常用試劑，遇水能得到無(wú)色溶液并劇烈分解釋放出H₂，請(qǐng)寫(xiě)出其水解反應(yīng)化學(xué)方程式

。LiAlH₄在化學(xué)反應(yīng)中通常作

（填“氧化”或“還原”）劑。工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH₄）制甲硅烷，反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl₃（g）?SiH₂Cl₂（g）+SiCl₄（g）為歧化制甲硅烷過(guò)程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不同反應(yīng)溫度下測(cè)得SiHCl₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率為

，該反應(yīng)是

反應(yīng)（填“放熱”“吸熱”）。
②323.15K時(shí)，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的最佳措施是

。
（4）比較a、b處反應(yīng)速率的大?。簐_a

v_b（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v_正=k₁x²__SiHCl3，
v_逆=k₂x²__SiH2Cl2x_SiCl4，k₁、k₂分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，與反應(yīng)溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則在353.15K時(shí)
k
1
k
2
=

（保留3位小數(shù)）。
（5）硅元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是H₂SiO₃，室溫下，0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液，堿性更強(qiáng)的是

，其原因是

。
已知：H₂SiO₃：K_a1=2.0×10^-10、K_a2=1.0×10^-12，H₂CO₃：K_a1=4.3×10^-7、K_a2=5.6×10^-11
發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：61引用：2難度：0.2
解析
3．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車(chē)領(lǐng)域，三氯氫硅（SiHCl₃）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl₃時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有：
①Si（s）+4HCl（g）═SiCl₄（ g）+2H₂（g）△H=-24lkJ/mol
②SiHCl₃ （g）+HCl（g）═SiCl₄ （g）+H₂（g）△H=-3lkJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl₃的熱化學(xué)方程式是

。
（2）工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH₄）制甲硅烷，反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl₃（g）?SiH₂Cl₂（g）+SiCl₄（g）為歧化制甲硅烷過(guò)程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不同反應(yīng)溫度下測(cè)得SiHCl₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率為

。該反應(yīng)是

反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。②323.15K時(shí)，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的措施有

。（答一種即可）
③比較a、b處反應(yīng)速率的大?。簐_a

v_b（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v_正=k₁x²_SiHCl3 v_逆=k₂x_SiH2Cl2 x_SiCl4，k₁、k₂分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，與反應(yīng)溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則在353.15K時(shí)
k
1
k
2
=

（保留3位小數(shù)）。
發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：19引用：1難度：0.5
解析

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