研究CO、CO2在一定條件下與H2催化合成CH4等有機(jī)化工產(chǎn)品,對實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)具有重要的意義。在一定條件下CO(g)與H2(g)可發(fā)生如下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206.4kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g) ΔH2
反應(yīng)Ⅲ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41.2kJ?mol-1
(1)部分物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓數(shù)據(jù)如表所示(由最穩(wěn)定的單質(zhì)合成單位量物質(zhì)B的反應(yīng)焓變叫做物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓):
物質(zhì) | CO(g) | H2(g) | CH4(g) | H2O(g) |
標(biāo)準(zhǔn)生成焓/(kJ?mol-1) | -110 | 0 | -74.6 | x |
241.8
241.8
;ΔH2=-165.2
-165.2
kJ?mol-1。(2)一定溫度范圍內(nèi)反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的lgKp-
1
T
①依據(jù)圖像,可知T1℃時(shí),反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kp3=
1
1
。②圖中v正(A)
>
>
(填“>”、“<”或“=”)v逆(B)。(3)在密閉容器中起始時(shí)按n(H2):n(CO2)=3:1投料,分別在壓強(qiáng)為1MPa和5MPa的恒壓下進(jìn)行反應(yīng)(兩壓強(qiáng)下均只發(fā)生反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ)。恒壓條件下反應(yīng)溫度對平衡中體積分?jǐn)?shù)(含碳元素)δ(x)[x為CO或CH4,δ(x)=
v
(
x
)
v
(
CO
)
+
v
(
C
H
4
)
+
v
(
C
O
2
)
則在1MPa時(shí),表示CH4和CO的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系的曲線依次是
b
b
(填“a”、“b”、“c”或“d”,下同)和 c
c
;在T℃、一定壓強(qiáng)下,反應(yīng)在M點(diǎn)達(dá)到化學(xué)平衡,平衡時(shí)CH4的分壓p(CH4)=0.125
0.125
MPa,反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kp=2.4
2.4
。【答案】241.8;-165.2;1;>;b;c;0.125;2.4
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/10/11 4:0:2組卷:24引用:2難度:0.5
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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),初始壓強(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( ?。?/h2>
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)競爭反應(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( )發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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