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研發(fā)二氧化碳的碳捕集和碳利用技術(shù)是科學(xué)研究熱點問題,其中催化轉(zhuǎn)化法最具應(yīng)用價值?;卮鹣铝袉栴}:
(1)常溫常壓下,一些常見物質(zhì)的燃燒熱如表所示:
名稱 氫氣 甲烷 一氧化碳 甲醇
化學(xué)式
ΔH/(kJ?mol-1 -285.8 -890.3 -283.0 -726.5
已知:CH3OH(g)═CH3OH(l)ΔH1=-38.0kJ?mol-1。則CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)ΔH2=
-90.1
-90.1
kJ?mol-1,該反應(yīng)在
低溫
低溫
(填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”)下能自發(fā)。
(2)在氫氣還原CO2的催化反應(yīng)中,CO2可被催化轉(zhuǎn)化為甲醇,同時有副產(chǎn)物CO生成,為了提高甲醇的選擇性,某科研團(tuán)隊研制了一種具有反應(yīng)和分離雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器,原理如圖所示。

保持壓強(qiáng)為3MPa,溫度為260℃,向密閉容器中按投料比
n
H
2
n
C
O
2
=3投入一定量CO2和H2,不同反應(yīng)模式下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下表所示。
實驗組 反應(yīng)模式
n
H
2
n
C
O
2
溫度/℃ CO2的平衡轉(zhuǎn)化率/% CH3OH的選擇性/%
普通催化反應(yīng)器 3 260 21.9 67.3
分子篩膜催化反應(yīng)器 3 260 36.1 100
①分子篩膜催化反應(yīng)器(恒溫恒容)模式中,發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g),下列說法能作為此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的判據(jù)的是
A
A
(填標(biāo)號)。
A.氣體壓強(qiáng)不再變化
B.氣體的密度不再改變
C.v(CO2)=3v(H2
D.c(CO2):c(H2):c(CH3OH):c(H2O)=1:3:1:1
②由表中數(shù)據(jù)可知雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器模式下,CO2的轉(zhuǎn)化率明顯提高,結(jié)合具體反應(yīng)分析可能的原因:
雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器模式下,只發(fā)生生成甲醇的反應(yīng),雙功能的分子篩膜能及時分離出水蒸氣使平衡正向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率增大
雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器模式下,只發(fā)生生成甲醇的反應(yīng),雙功能的分子篩膜能及時分離出水蒸氣使平衡正向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率增大

(3)二氧化碳催化加氫制甲醇的反應(yīng)中[CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0]在起始物
n
H
2
n
C
O
2
=3時,在不同條件下達(dá)到平衡,設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x(CH3OH),在T=250℃時,x(CH3OH)隨壓強(qiáng)(p)的變化及在p=5×103Pa時x(CH3OH)隨溫度(T)的變化,如圖所示。

①圖中對應(yīng)等壓過程的曲線是
a
a
(填“a”或“b”),判斷的理由是
該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正向移動,甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正向移動,甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
。
②恒溫時(T=250℃),當(dāng)x(CH3OH)=0.10時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α=
33.3%
33.3%
(保留小數(shù)點后一位),此條件下該反應(yīng)的Kp=
2.86×10-9
2.86×10-9
Pa-2。(保留小數(shù)點后兩位)(對于氣相反應(yīng),可以用分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

【答案】-90.1;低溫;A;雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器模式下,只發(fā)生生成甲醇的反應(yīng),雙功能的分子篩膜能及時分離出水蒸氣使平衡正向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率增大;a;該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正向移動,甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大;33.3%;2.86×10-9
【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:2024/4/20 14:35:0組卷:12引用:1難度:0.5
相似題
  • 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=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時,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,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1
    (3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。

    ①T℃時,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
     
    (填“>”或“<”)0,此時的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計算)Pa2。
    ②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號)。
    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
     
    ,一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     

    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:60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A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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