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我國在應(yīng)對氣候變化工作中取得顯著成效,并向國際社會承諾2030年實現(xiàn)“碳達峰”,2060年實現(xiàn)“碳中和”。因此將CO2轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品成為科學(xué)家研究的重要課題。異丁烯[CH2=C(CH32]作為汽油添加劑的主要成分,可利用異丁烷與CO2反應(yīng)來制備。
反應(yīng)Ⅰ:CH3CH(CH3)CH3(g)+CO2(g)?CH2=C(CH32(g)+H2O(g)+CO(g)  ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:CH3CH(CH3)CH3(g)?CH2=C(CH32(g)+H2(g)  ΔH2
已知:H2O(g)=H2O(l)  ΔH3
回答下列問題:
(1)已知:異丁烷,異丁烯,CO的燃燒熱熱化學(xué)方程式的焓變分別為ΔH4,ΔH5,ΔH6,則ΔH1=
ΔH4-ΔH5-ΔH6-ΔH3
ΔH4-ΔH5-ΔH6-ΔH3
(用題目給的反應(yīng)焓變來表示)。
(2)向1.0L恒容密閉容器中加入1molCH3CH(CH3)CH3(g)和1molCO2(g),利用反應(yīng)Ⅰ制備異丁烯。已知ΔH1>0。已知正反應(yīng)速率表示為v=kc[CH3CH(CH3)CH3]?c(CO2),逆反應(yīng)速率表示為v=kc[CH2=c(CH32]?c(H2O)?c(CO),其中k、k為速率常數(shù)。
①圖1中能夠代表k的曲線為
L3
L3
(填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。
菁優(yōu)網(wǎng)
②溫度為T1時,該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=
1
1
,平衡時CH3CH(CH3)CH3轉(zhuǎn)化率
50%(填“>”、“=”、“<”)。
(3)CH4-CO2重整技術(shù)是實現(xiàn)“碳中和”的一種理想的CO2利用技術(shù),反應(yīng)為:CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)。在pMPa時,將CO2和CH4按物質(zhì)的量之為1:1充入密閉容器中,分別在無催化劑及ZrO2催化下反應(yīng)相同時間,測得CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖2所示。
①a點CO2轉(zhuǎn)化率相等的原因是
溫度較高,催化劑失活
溫度較高,催化劑失活

②在pMPa、900℃、ZrO2催化條件下,將CO2、CH4、H2O按物質(zhì)的量之比為1:1:n充入密閉容器,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為α,此時平衡常數(shù)Kp=
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù);寫出含α、n、p的計算表達式)。
(4)相比于反應(yīng)Ⅱ直接脫氫,有人提出加入適量空氣。采用異丁烷氧化脫氫的方法制備異丁烯,發(fā)生反應(yīng)(CH32CHCH3(g)+
1
2
O2(g)?(CH32C=CH2(g)+H2O(g)  ΔH=-117.45kJ/mol相比于異丁烷直接脫氫制備丁烯。從產(chǎn)率角度分析該方法的優(yōu)點是
空氣中氧氣與產(chǎn)物氫氣反應(yīng)生成水,可使平衡正向移動,提高異丁烯產(chǎn)率
空氣中氧氣與產(chǎn)物氫氣反應(yīng)生成水,可使平衡正向移動,提高異丁烯產(chǎn)率
。
(5)利用電化學(xué)可以將CO2有效轉(zhuǎn)化為HCOO-,裝置如圖3所示。裝置工作時,陰極除有HCOO-生成外,還可能生成副產(chǎn)物降低電解效率。陰極生成的副產(chǎn)物可能是
H2
H2
,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,當(dāng)陽極生成O2的體積為224mL時,測得陰極區(qū)內(nèi)的c(HCOO-)=0.015mol/L,則電解效率為
75%
75%
(忽略電解前后液體積的變化)。已知:電解效率=
一段時間內(nèi)生成目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移電子數(shù)
一段時間內(nèi)電解池轉(zhuǎn)移電子總數(shù)
×100%。

【答案】ΔH4-ΔH5-ΔH6-ΔH3;L3;1;>;溫度較高,催化劑失活;
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
;空氣中氧氣與產(chǎn)物氫氣反應(yīng)生成水,可使平衡正向移動,提高異丁烯產(chǎn)率;H2;75%
【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:2024/5/22 8:0:8組卷:34引用:1難度:0.5
相似題
  • 1.苯的結(jié)構(gòu)特點決定了苯容易發(fā)生取代反應(yīng),因此研究苯的取代產(chǎn)物及反應(yīng)機理具有重要意義。
    Ⅰ.(1)苯與濃硫酸發(fā)生磺化反應(yīng)生成苯磺酸,苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物發(fā)生硝化反應(yīng)生成硝基苯,磺化反應(yīng)與硝化反應(yīng)不同,是可逆反應(yīng)。已知:H2SO4(濃硫酸)+菁優(yōu)網(wǎng)
    室溫
    菁優(yōu)網(wǎng)+H2O,要使反應(yīng)向某一方向進行,需采用不同的條件,要使苯磺酸重新轉(zhuǎn)變成苯和硫酸,需采用的條件是
     
    、
     
    。(請寫出兩點)
    (2)苯的磺化反應(yīng)的特點是反應(yīng)中間體轉(zhuǎn)變?yōu)楸交撬崤c恢復(fù)為苯所越過的能壘差別不大(如圖1所示)。苯的硝化反應(yīng)歷程與苯的磺化反應(yīng)部分相似,但中間體都轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物,反應(yīng)是不可逆的,在圖2上畫出硝化反應(yīng)的不可逆過程(表示出中間體的能量)
     
    。菁優(yōu)網(wǎng)
    (3)發(fā)煙硫酸與苯反應(yīng)最快,在常溫下即可與苯發(fā)生磺化反應(yīng),生成苯磺酸:H2SO4(發(fā)煙硫酸)+菁優(yōu)網(wǎng)
    室溫
    菁優(yōu)網(wǎng)+H2O,當(dāng)發(fā)煙硫酸和苯按1:1反應(yīng)達到平衡后產(chǎn)生的苯磺酸的物質(zhì)的量分數(shù)為26%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為
     

    Ⅱ.苯胺是苯的又一重要的取代產(chǎn)物,一步法合成苯胺的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。相關(guān)反應(yīng)如下:
    菁優(yōu)網(wǎng)(l)+NH3?H2O(l)
    催化劑
    菁優(yōu)網(wǎng)(l)+H2↑(g)+H2O(1),反應(yīng)①常溫下不自發(fā)。
    (1)反應(yīng)①是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng),判斷并說明理由:
     
    。
    (2)往反應(yīng)①中加入H2O2(l)后,所得反應(yīng)(簡稱反應(yīng)②,下同)在常溫下能自發(fā)進行,原因是
     
    。(已知反應(yīng)①、②都是一步法合成苯胺的方法)
    (3)下列描述正確的是
     
    。
    A.升高溫度反應(yīng)①的平衡常數(shù)增大
    B.加壓有利于反應(yīng)①、②的平衡正向移動
    C.反應(yīng)①中加入H2O2(1)后平衡正向移動
    D.增大苯和一水合氨的配料比有利于提高苯胺的物質(zhì)的量分數(shù)

    發(fā)布:2024/10/26 17:0:2組卷:13引用:1難度:0.6
  • 2.Ⅰ.(1)苯與濃硫酸發(fā)生磺化反應(yīng)生成苯磺酸,苯與濃硝酸和濃硫酸的混合物發(fā)生硝化反應(yīng)生成硝基苯,磺化反應(yīng)與硝化反應(yīng)不同,是可逆反應(yīng)。已知:H2SO4(濃硫酸)+菁優(yōu)網(wǎng),要使反應(yīng)向某一方向進行,需采用不同的條件,要使苯磺酸重新轉(zhuǎn)變成苯和硫酸,需采用的條件是
     
    (請寫出兩點)。
    (2)苯的磺化反應(yīng)的特點是反應(yīng)中間體轉(zhuǎn)變?yōu)楸交撬崤c恢復(fù)為苯所越過的能壘差別不大(如圖1所示)。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    苯的硝化反應(yīng)歷程與苯的磺化反應(yīng)部分相似,但中間體都轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物,反應(yīng)是不可逆的,在圖2上畫出硝化反應(yīng)的不可逆過程(表示出中間體的能量)
     

    (3)發(fā)煙硫酸與苯反應(yīng)最快,在常溫下即可與苯發(fā)生磺化反應(yīng),生成苯磺酸:H2SO4(發(fā)煙硫酸)+菁優(yōu)網(wǎng),當(dāng)發(fā)煙硫酸和苯按1:1反應(yīng)達到平衡后產(chǎn)生的苯磺酸的物質(zhì)的量分數(shù)為26%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為
     
    。
    Ⅱ.苯胺是苯的又一重要的取代產(chǎn)物,一步法合成苯胺的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。
    相關(guān)反應(yīng)如下:
    菁優(yōu)網(wǎng),反應(yīng)①常溫下不自發(fā)。
    (4)往反應(yīng)①中加入H2O2(l)后,所得反應(yīng)(簡稱反應(yīng)②,下同)在常溫下能自發(fā)進行,原因是
     
    (已知反應(yīng)①、②都是一步法合成苯胺的方法)。
    (5)下列描述正確的是
     

    A.升高溫度反應(yīng)①的平衡常數(shù)增大
    B.加壓有利于反應(yīng)①、②的平衡正向移動
    C.反應(yīng)①中加入H2O2(l)后平衡正向移動
    D.增大苯和一水合氨的配料比有利于提高苯胺的物質(zhì)的量分數(shù)

    發(fā)布:2024/10/26 17:0:2組卷:17引用:1難度:0.5
  • 3.煉鐵高爐用焦炭為還原料使Fe2O3還原為鐵,已知:
    Ⅰ.C(s)+CO2(g)?2CO(g)△H=+172kJ?mol-1
    Ⅱ.298K時,相關(guān)反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)如下表。
    熱力學(xué)數(shù)據(jù) 反應(yīng)①2Fe2O3(s)+3C(s)═4Fe(s)+3CO2(g) 反應(yīng)②Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)
    △H/kJ?mol-1 +468 △H2
    △G/kJ?mol-1 +301 -29
    △S/J?mol-1K-1 +558 +15
    (1)反應(yīng)②的焓變△H2的值為
     

    (2)反應(yīng)①和反應(yīng)②中
     
    (填“①”或“②”)代表高爐煉鐵的主要反應(yīng),理由是
     

    (3)反應(yīng)①的△S遠大于反應(yīng)②的原因是
     

    (4)高爐煤氣為煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品,經(jīng)除塵后,主要成分為CO、CO2、N2,其中可燃成分CO體積分數(shù)約占25%,CO2、N2分別占15%、60%左右。在100kPa下,F(xiàn)e2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)在高爐內(nèi)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),保留兩位小數(shù))。欲進一步提高CO的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施
     

    a.適當(dāng)降低反應(yīng)體系的溫度
    b.及時移出體系中的CO2
    c.加入合適的催化劑
    d.增大Fe2O3的量
    (5)高爐煤氣中N2、CO2的含量較高,利用CO前需要對CO進行富集,實現(xiàn)CO與CO2和N2的分離。CO吸附劑的開發(fā)大多數(shù)以亞銅為活性組分負載在各種載體上,然后采用變壓吸附(PSA)方式在含N2體系中脫出CO.如圖是變壓吸附回收高爐煤氣中CO的流程圖。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    PSA-Ⅰ吸附CO2時間對PSA-Ⅱ中CO回收率的影響見圖,由此可見,為了保證載體亞銅吸附劑對CO的吸附和提純要求,應(yīng)采取的措施是
     
    ,“放空氣體”的主要成分為
     
    .若用飽和Na2CO3溶液作吸收劑脫除CO2時,初期無明顯現(xiàn)象,后期有固體析出。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    ①溶液中離子濃度關(guān)系正確的是
     
    。(選填字母)
    a.吸收前:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-
    b.吸收初期:2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(Na+
    c.吸收全進程:c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-
    ②后期析出固體的成分是
     
    。

    發(fā)布:2024/10/26 17:0:2組卷:11引用:1難度:0.4
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