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研究CO、CO2在一定條件下與H2催化合成CH4等有機化工產(chǎn)品，對實現(xiàn)“碳中和”目標具有重要的意義。在一定條件下CO（g）與H2（g）可發(fā)生如下反應：
反應Ⅰ：CO（g）+3H2（g）?CH4（g）+H2O（g） ΔH1=-206.4kJ?mol-1
反應Ⅱ：CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g） ΔH2
反應Ⅲ：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g） ΔH3=+41.2kJ?mol-1
（1）部分物質(zhì)的標準生成焓數(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的反應焓變叫做物質(zhì)B的標準摩爾生成焓）：
物質(zhì) CO（g） H2（g） CH4（g） H2O（g）
標準生成焓/（kJ?mol-1） -110 0 -74.6 x
則x=
241.8
241.8
；ΔH2=
-165.2
-165.2
kJ?mol-1。
（2）一定溫度范圍內(nèi)反應Ⅰ和反應Ⅱ的lgKp-
1
T
的線性關系如圖所示。
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①依據(jù)圖像，可知T1℃時，反應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按n（H2）：n（CO2）=3：1投料，分別在壓強為1MPa和5MPa的恒壓下進行反應（兩壓強下均只發(fā)生反應Ⅱ和反應Ⅲ）。恒壓條件下反應溫度對平衡中體積分數(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
）
×100%]的影響如圖所示。
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則在1MPa時，表示CH4和CO的平衡體積分數(shù)隨溫度變化關系的曲線依次是
b
b
（填“a”、“b”、“c”或“d”，下同）和
c
c
；在T℃、一定壓強下，反應在M點達到化學平衡，平衡時CH4的分壓p（CH4）=
0.125
0.125
MPa,反應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】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/10/11 4:0:2組卷：24引用：2難度：0.5
相似題
  • 1．合成氨對人類生存具有重大意義，反應為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）ΔH菁優(yōu)網(wǎng)
    （1）科學家研究在催化劑表面合成氨的反應機理，反應步驟與能量的關系如圖所示（吸附在催化劑表面的微粒用*標注，省略了反應過程中部分微粒）。
    ①寫出步驟c的化學方程式
     
    。
    ②由圖像可知合成氨反應的ΔH
     
    0（填“＞”、“＜”或“=”）。
    （2）恒溫下，往一個4L的密閉容器中充入5.2molH2和2molN2，反應過程中對NH3的濃度進行檢測，得到的數(shù)據(jù)如下表所示：
    時間/min 5 10 15 20 25 30
    c（NH3）/（mol?L-1） 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20
    ①此條件下該反應的化學平衡常數(shù)K=
     
    。
    ②若維持容器容積不變，溫度不變，往原平衡體系中加入H2、N2和NH3各4mol,化學平衡將向
     
    反應方向移動（填“正”或“逆”）。
    發(fā)布：2024/10/23 6:0:3組卷：3引用：1難度：0.5
  • 2．在一定條件下，將2molSO2與1molO2加入到1L的密閉容器中，發(fā)生反應2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g），充分反應后，測得平衡時SO3的濃度為1mol?L-1。此條件下平衡常數(shù)K為（　?。?/div>
    發(fā)布：2024/10/23 11:0:2組卷：19引用：3難度：0.5
  • 3．氫能是一種綠色能源，也是重要的還原劑。目前有多種方法可以制氫并儲氫。催化加氫反應可以用于重要化工原料的轉(zhuǎn)化。
    Ⅰ．電解法制氫
    （1）甲醇電解可制得H2，其原理如圖1所示。陽極的電極反應式為
     
    。菁優(yōu)網(wǎng)
    Ⅱ．催化重整法制氫
    （2）已知：反應1：CH3OH（g）═CO（g）+2H2（g）ΔH1=+90.6kJ?mol-1
    反應2：CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g）ΔH2=-41.2kJ?mol-1
    則反應3：CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）ΔH3=
     
    kJ?mol-1
    （3）以CuO-ZnO-Al2O3催化劑進行甲醇重整制氫時，固定其它條件不變，改變水、甲醇的物質(zhì)的量比，甲醇平衡轉(zhuǎn)化率及CO選擇性的影響如圖2所示。[CO的選擇性=
    n
    生成
    （
    CO
    ）
    n
    生成
    （
    C
    O
    2
    ）
    +
    n
    生成
    （
    CO
    ）
    ×100%]
    菁優(yōu)網(wǎng)
    當水、甲醇比大于0.8時，CO選擇性下降的原因是
     
    。
    （4）銅基催化劑（Cu/CeO2）能高效進行甲醇重整制氫，但因原料中的雜質(zhì)或發(fā)生副反應生成的物質(zhì)會使催化劑失活。甲醇中混有少量的甲硫醇（CH3SH），重整制氫時加入ZnO可有效避免銅基催化劑失活且平衡產(chǎn)率略有上升，其原理用化學反應方程式表示為
     
    。
    Ⅲ.催化加氫還原反應的應用
    H2能將4-硝基苯乙烯菁優(yōu)網(wǎng)在特定條件下轉(zhuǎn)化為4-乙烯基苯胺菁優(yōu)網(wǎng)。兩種不同催化劑將4-硝基苯乙烯還原加氫的過程如圖3所示。
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    （5）已知Mo單原子位點對4-硝基苯乙烯有較好吸附效果。
    ①使用雙單原子催化劑可以大大提高4-乙烯基苯胺的產(chǎn)率，原因是
     
    。
    ②請描述4-硝基苯乙烯菁優(yōu)網(wǎng)在單原子催化劑下與H2發(fā)生反應的過程
     
    。
    發(fā)布：2024/10/23 5:0:2組卷：9引用：1難度：0.5
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