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研究CO2的轉(zhuǎn)化可實現(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*標注。
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下列說法不正確的是
CD
CD
。
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=kc(CO2)?c(H2),v=kc(CO)?c(H2O),k、k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點的縱坐標分別為a+3、a+1、a-1、a-3,則溫度T1時反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)平衡常數(shù)K=
100
100
。
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(3)在恒壓條件下,CO2和H2發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ,反應(yīng)相同時間,測得不同溫度下CO2的轉(zhuǎn)化率和CH3OH的選擇性如圖中實驗值所示。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
C
H
3
OH
生成
n
C
O
2
消耗
×100%]:
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①220℃時,測得反應(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,甲醇的產(chǎn)率降低,反應(yīng)II正向移動,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,甲醇的產(chǎn)率降低,反應(yīng)II正向移動,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或催化劑對反應(yīng)II選擇性更好)
。
③260℃時,甲醇產(chǎn)率的實驗值是
8%
8%
。
(4)若只考慮反應(yīng)Ⅰ,在有分子篩膜時甲醇的產(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,反應(yīng)放熱,溫度升高平衡逆向移動,溫度較低時正向移動程度更大,甲醇產(chǎn)率增加;溫度較高時逆向移動程度更大,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,反應(yīng)放熱,溫度升高平衡逆向移動,溫度較低時正向移動程度更大,甲醇產(chǎn)率增加;溫度較高時逆向移動程度更大,甲醇產(chǎn)率降低
;請在圖中畫出無分子篩膜時甲醇的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化曲線
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。
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【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,甲醇的產(chǎn)率降低,反應(yīng)II正向移動,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,反應(yīng)放熱,溫度升高平衡逆向移動,溫度較低時正向移動程度更大,甲醇產(chǎn)率增加;溫度較高時逆向移動程度更大,甲醇產(chǎn)率降低;菁優(yōu)網(wǎng)
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/5/13 8:0:8組卷:44引用:1難度:0.5
相似題
  • 1.CH3OH是一種綠色燃料,工業(yè)上制備CH3OH發(fā)生如下反應(yīng):
    反應(yīng)1:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ/mol
    反應(yīng)2:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ/mol
    (1)n起始(CO2):n起始(H2)=1:3的混合氣體發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2,恒壓分別為1MPa、3MPa、5MPa下反應(yīng)達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率(α)(曲線a、b、c)以及3MPa時生成CH3OH、CO選擇性(S)的變化如圖1所示(選擇性為目標產(chǎn)物在總產(chǎn)物中的比率)。
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    ①隨著溫度升高,a、b、c三條曲線接近重合的原因是
     

    ②250℃時,反應(yīng)2的平衡常數(shù)K=
     

    (2)恒壓下,n起始(CO2):n起始(H2)=1:3的混合氣體以一定流速通入分子篩膜反應(yīng)器(如圖2所示),反應(yīng)相同時間,測得甲醇選擇性隨溫度的變化如圖3所示。
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    ①隨溫度升高,平衡時CH3OH選擇性降低的原因是
     
    。
    ②溫度相同時,CH3OH選擇性的實驗值高于平衡值,其原因可能是
     

    ③分子篩膜反應(yīng)器可提高CO2轉(zhuǎn)化率的原因是
     
    。
    (3)某甲醇燃料電池的工作原理如圖4所示。負極的電極反應(yīng)式為
     
    。
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    發(fā)布:2024/10/24 7:0:1組卷:13引用:1難度:0.4
  • 2.一碳化學(xué)是指化學(xué)反應(yīng)過程中反應(yīng)物只含一個碳原子的反應(yīng),例如下列反應(yīng):
    反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-48.5kJ/mol
    反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ/mol
    反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH3
    回答下列問題:
    (1)根據(jù)反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ,反應(yīng)Ⅲ的焓變,ΔH3=
     
    kJ?mol?1。
    (2)在一個恒溫恒壓的密閉容器中只發(fā)生反應(yīng)I,下列能說明可逆反應(yīng)達到平衡的是
     
    。
    A.混合氣體密度不再發(fā)生改變
    B.混合氣體顏色不再發(fā)生改變
    C.混合氣體平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生改變
    D.v(H2)=3v(H2O)
    E.每當有2molC=O鍵發(fā)生斷裂,同時有3molO-H鍵形成
    (3)T℃時,在一個體積恒為2L的密閉容器中只發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,向容器中投入1molCO和2molH2,經(jīng)歷10min反應(yīng)Ⅲ到達平衡,此時H2的濃度c(H2)=0.4mol?L?1。
    ①則從開始到平衡時CO的化學(xué)反應(yīng)速率為υ(CO)=
     

    ②在該溫度下反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)平衡常數(shù)K=
     
    。
    ③若在反應(yīng)Ⅲ達到平衡之后的某一時刻,向體系中再加入1molCO(g)和1molCH3OH(g),此時反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)反應(yīng)速率ν
     
    ν(填“>”、“<”或“=”)。
    (4)另在一個密閉容器中發(fā)生上述所有反應(yīng),研究數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):在一定溫度范圍內(nèi),CO2的轉(zhuǎn)化率均隨溫度升高而增大。
    ①用平衡移動原理解釋上述CO2轉(zhuǎn)化率增大的原因是
     
    。
    ②已知CH3OH的選擇性=
    C
    H
    3
    OH
    產(chǎn)率
    C
    O
    2
    轉(zhuǎn)化率
    ,除調(diào)控反應(yīng)體系的溫度外,還可以增大CH3OH的選擇性的方法有
     
    (任寫一條即可)。

    發(fā)布:2024/10/25 3:0:4組卷:2引用:2難度:0.5
  • 3.硫酸的消費量常用來衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平。其中SO2的催化氧化是重要的一步,其反應(yīng)為:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)ΔH=-196kJ/mol?;卮鹣铝袉栴}:
    (1)SO2催化氧化反應(yīng)在
     
    溫下自發(fā)(填“高”或“低”,下同),
     
    壓有利于提高反應(yīng)速率,
     
    壓有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率。根據(jù)下表數(shù)據(jù)(450℃條件下測得)闡述實際工業(yè)生產(chǎn)選擇0.1MPa的理由:
     
    。
    壓強 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa
    平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率 97.5% 98.9% 99.2% 99.6% 99.7%
    (2)科研人員使用CaCO3為基礎(chǔ)固硫材料,復(fù)合不同的催化劑(V2O5、V2O5-MnO2、V2O5-GeO2)催化SO2向SO3的轉(zhuǎn)化。同時研究了不同溫度下使用三種催化劑對CaCO3固硫效率(用單位時間SO2轉(zhuǎn)化率表示)的影響,結(jié)論如圖:
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    ①僅使用CaCO3而不使用催化劑獲得的X線的實驗?zāi)康氖?
     
    。
    ②下列有關(guān)說法正確的是
     
    。
    a.三種催化劑中V2O5催化劑效率最低
    b.同溫同壓下,使用復(fù)合催化劑有利于提高SO3的平衡產(chǎn)率
    c.溫度越高一定越有利于催化劑催化效率的提升
    (3)某SO2催化氧化生成SO3反應(yīng)的速率方程為:v=k?pα(SO2)?pβ(O2)?pγ(SO3),根據(jù)表中數(shù)據(jù),β=
     

    實驗 p(SO2)/kPa p(O2)/kPa p(SO3)/kPa v/kPa-1
    1 m n p q
    2 2m n p 2q
    3 m n 0.1p 10q
    4 m 2n p 1.414q

    發(fā)布:2024/10/25 0:0:1組卷:5引用:2難度:0.5
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