研究CO2的轉(zhuǎn)化可實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)利用。在反應(yīng)器內(nèi)CO2和H2在催化劑作用下可發(fā)生如下反應(yīng):
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ?mol-1
(1)反應(yīng)Ⅰ的歷程如圖所示,其中吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。
下列說法不正確的是 CDCD。
A.該反應(yīng)的ΔH1<0,能低溫自發(fā)
B.該歷程中最小能壘(活化能)步驟的化學(xué)方程式為:CH2O*+OH*+3H*→CH3O*+OH*+2H*
C.催化劑可以降低反應(yīng)活化能和反應(yīng)熱,但對(duì)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率無影響
D.最后一步是CH3OH(g)、H2O(g)從催化劑表面的解吸過程,△S<0
(2)若反應(yīng)Ⅱ的正、逆反應(yīng)速率分別表示為v正=k正c(CO2)?c(H2),v逆=kc(CO)?c(H2O),k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),c為物質(zhì)的量濃度。pk=-lgk,如圖中有表示反應(yīng)Ⅱ的正、逆反應(yīng)速率常數(shù)隨溫度T變化的圖象,若A、B、C、D點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為a+3、a+1、a-1、a-3,則溫度T1時(shí)反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)平衡常數(shù)K=100100。
(3)在恒壓條件下,CO2和H2發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ,反應(yīng)相同時(shí)間,測(cè)得不同溫度下CO2的轉(zhuǎn)化率和CH3OH的選擇性如圖中實(shí)驗(yàn)值所示。圖中平衡值表示相同條件下平衡狀態(tài)CO2的轉(zhuǎn)化率和CH3OH的選擇性隨溫度的變化[CH3OH的選擇性=n(CH3OH)生成n(CO2)消耗×100%]:
①220℃時(shí),測(cè)得反應(yīng)器出口氣體中全部含碳物質(zhì)的物質(zhì)的量之比n(CH3OH):n(CO2):n(CO)=1:7.2:0.11,則該溫度下CO2轉(zhuǎn)化率=13.4%13.4%(結(jié)果保留1位小數(shù))。
②220℃~260℃甲醇的平衡選擇性隨溫度升高而降低的原因可能是 應(yīng)I為放熱反應(yīng),反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),隨溫度升高,反應(yīng)I逆向移動(dòng),甲醇的產(chǎn)率降低,反應(yīng)II正向移動(dòng),CO的產(chǎn)率升高,故甲醇的選擇性隨溫度升高降低(或升高溫度有利于反應(yīng)II或催化劑對(duì)反應(yīng)II選擇性更好)應(yīng)I為放熱反應(yīng),反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),隨溫度升高,反應(yīng)I逆向移動(dòng),甲醇的產(chǎn)率降低,反應(yīng)II正向移動(dòng),CO的產(chǎn)率升高,故甲醇的選擇性隨溫度升高降低(或升高溫度有利于反應(yīng)II或催化劑對(duì)反應(yīng)II選擇性更好)。
③260℃時(shí),甲醇產(chǎn)率的實(shí)驗(yàn)值是 8%8%。
(4)若只考慮反應(yīng)Ⅰ,在有分子篩膜時(shí)甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示,其中分子篩膜能選擇性分離出H2O,甲醇產(chǎn)率先增大后減小的原因是 分子篩膜分離出水,使反應(yīng)I平衡正向移動(dòng),反應(yīng)放熱,溫度升高平衡逆向移動(dòng),溫度較低時(shí)正向移動(dòng)程度更大,甲醇產(chǎn)率增加;溫度較高時(shí)逆向移動(dòng)程度更大,甲醇產(chǎn)率降低分子篩膜分離出水,使反應(yīng)I平衡正向移動(dòng),反應(yīng)放熱,溫度升高平衡逆向移動(dòng),溫度較低時(shí)正向移動(dòng)程度更大,甲醇產(chǎn)率增加;溫度較高時(shí)逆向移動(dòng)程度更大,甲醇產(chǎn)率降低;請(qǐng)?jiān)趫D中畫出無分子篩膜時(shí)甲醇的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化曲線 。
n
(
C
H
3
OH
)
生成
n
(
C
O
2
)
消耗
【答案】CD;100;13.4%;應(yīng)I為放熱反應(yīng),反應(yīng)II為吸熱反應(yīng),隨溫度升高,反應(yīng)I逆向移動(dòng),甲醇的產(chǎn)率降低,反應(yīng)II正向移動(dòng),CO的產(chǎn)率升高,故甲醇的選擇性隨溫度升高降低(或升高溫度有利于反應(yīng)II或催化劑對(duì)反應(yīng)II選擇性更好);8%;分子篩膜分離出水,使反應(yīng)I平衡正向移動(dòng),反應(yīng)放熱,溫度升高平衡逆向移動(dòng),溫度較低時(shí)正向移動(dòng)程度更大,甲醇產(chǎn)率增加;溫度較高時(shí)逆向移動(dòng)程度更大,甲醇產(chǎn)率降低;
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/5/13 8:0:8組卷:45引用:1難度:0.5
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1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
(1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
(2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強(qiáng)
D.加入合適的催化劑
(4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( )
發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6 -
3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測(cè)得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
(1)此時(shí)A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:162引用:26難度:0.3
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