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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(biāo)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
溫度較高時以反應(yīng)2為主,該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,改變壓強對其平衡沒有影響
溫度較高時以反應(yīng)2為主,該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,改變壓強對其平衡沒有影響
。
②250℃時,反應(yīng)2的平衡常數(shù)K=
0.0096
0.0096
。
(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
溫度升高,平衡時反應(yīng)1正向進行程度減小
溫度升高,平衡時反應(yīng)1正向進行程度減小
。
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
在該條件下反應(yīng)1的速率大于反應(yīng)2,單位時間內(nèi)生成甲醇的量比生成CO的量多
在該條件下反應(yīng)1的速率大于反應(yīng)2,單位時間內(nèi)生成甲醇的量比生成CO的量多

③分子篩膜反應(yīng)器可提高CO2轉(zhuǎn)化率的原因是
該分子篩膜反應(yīng)器具有雙重功能,只能催化發(fā)生反應(yīng)1,及時分離出水蒸氣使平衡正向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率增大
該分子篩膜反應(yīng)器具有雙重功能,只能催化發(fā)生反應(yīng)1,及時分離出水蒸氣使平衡正向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率增大

(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
CH3OH-6e-+H2O═CO2↑+6H+
CH3OH-6e-+H2O═CO2↑+6H+
。
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【答案】溫度較高時以反應(yīng)2為主,該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,改變壓強對其平衡沒有影響;0.0096;溫度升高,平衡時反應(yīng)1正向進行程度減??;在該條件下反應(yīng)1的速率大于反應(yīng)2,單位時間內(nèi)生成甲醇的量比生成CO的量多;該分子篩膜反應(yīng)器具有雙重功能,只能催化發(fā)生反應(yīng)1,及時分離出水蒸氣使平衡正向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率增大;CH3OH-6e-+H2O═CO2↑+6H+
【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:2024/10/24 7:0:1組卷:13引用:1難度:0.4
相似題
  • 菁優(yōu)網(wǎng)1.甲烷是重要的氣體燃料和化工原料,由CH4制取合成氣(CO、H2)的反應(yīng)原理為CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH>0?;卮鹣铝袉栴}:
    (1)①當(dāng)體系溫度等于TK時ΔH-TΔS=0,溫度大于T時ΔH-TΔS
     
    (填“>”“<”或“=”)0。
    ②在一定溫度下,恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列狀態(tài)表示反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)的有
     
    (填標(biāo)號)。
    A.v(CH4)=v(H2O)
    B.氣體壓強不再變化
    C.單位時間每消耗1molCH4,同時產(chǎn)生3molH2
    D.CH4與H2的物質(zhì)的量之比為1:3
    (2)在體積為1L的恒容密閉容器中通入1molCH4和1molH2O(g),在不同條件下發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g),測得平衡時H2O(g)的體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。
    ①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式Kc=
     

    ②若q點對應(yīng)的縱坐標(biāo)為30,此時甲烷的轉(zhuǎn)化率為
     
    ,該條件下平衡常數(shù)Kc=
     
    (保留兩位有效數(shù)字)。
    發(fā)布:2024/10/24 2:0:1組卷:3引用:1難度:0.5
  • 2.苯乙烯是合成樹脂及合成橡膠等的重要單體,在催化劑作用下,由乙苯直接脫氫或氧化脫氫制備。
    反應(yīng)Ⅰ(直接脫氫):C8H10(g)?C8H8(g)+H2(g)ΔH1>0
    反應(yīng)Ⅱ(氧化脫氫):2C8H10(g)+O2(g)?2C8H8(g)+2H2O(g)ΔH2<0
    回答下列問題:
    (1)已知下列條件:
    共價鍵 C-C C-H C=C H-H
    鍵能/(kJ/mol) 347.7 413.4 615 436
    則反應(yīng)Ⅰ的ΔH1=
     
    。若該反應(yīng)的活化能E(正)為akJ?mol-1,則該反應(yīng)逆反應(yīng)的活化能E(逆)為
     
    。
    (2)對于反應(yīng)Ⅰ,保持溫度和壓強不變,向1L密閉容器中分別通入n(C8H10):n(Ar)為3:1、1:1、1:3的混合氣體[n(C8H10)+n(Ar)=2mol],直接脫氫過程中C8H10轉(zhuǎn)化率隨時間變化如圖所示。
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    ①充入Ar的目的是
     

    ②0~12min內(nèi),反應(yīng)速率最慢的混合氣對應(yīng)圖中曲線
     
    (填“a”、“b”或“c”),理由是
     
    。
    ③0~10min內(nèi),曲線b中C8H8的平均反應(yīng)速率為
     
    mol/(L?min)。
    (3)在T1、T2溫度下,將2molC8H10(g)和1molO2(g)加入恒容的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ。測得C8H10的轉(zhuǎn)化率及體系內(nèi)的壓強隨時間的變化關(guān)系如圖所示(忽略溫度對壓強、催化劑的影響)。
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    ①T1
     
    T2(填“>”或“<”)。
    ②T2溫度下,反應(yīng)Ⅰ的分壓平衡常數(shù)Kp=
     
    (保留小數(shù)點后一位)kPa。
    發(fā)布:2024/10/24 0:0:2組卷:14引用:2難度:0.3
  • 3.甲醇(CH3OH)可以由碳的氧化物和氫氣合成,主要反應(yīng)包括:
    a.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH1=-90.1kJ?mol-1
    b.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-49.0kJ?mol-1
    c.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH3
    (1)ΔH3=
     
    kJ?mol-1
    (2)反應(yīng)a的反應(yīng)歷程如圖所示,其中吸附在催化劑表面上的物種用(*)標(biāo)注。
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    寫出相對能量為-1.3eV時,對應(yīng)物質(zhì)M的化學(xué)式
     
    ;該反應(yīng)歷程中決速步驟的能壘為
     
    eV。
    (3)在恒溫(T/℃)容積可變的密閉容器中按體積比1:3充入CO2和H2,若只發(fā)生反應(yīng)b,反應(yīng)達到平衡時,H2體積分數(shù)x隨壓強p的變化如圖曲線a所示,則曲線
     
    (填標(biāo)號)表示了CH3OH的體積分數(shù)x隨壓強p的變化;點A、B均表示H2體積分數(shù),則A點處v(正)
     
    B點處v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
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    (4)在恒溫恒容(2L)的密閉容器中充入CO、CO2各1mol和一定量的氫氣發(fā)生上述a、b、c三個反應(yīng),10min達到平衡狀態(tài),生成(0.3molCH3OH和0.15molH2O。
    ①若升高溫度,CO的平衡轉(zhuǎn)化率
     
    (填“增大”、“減小”、“不變”或“不能確定”)。
    ②0~10min內(nèi),平均每分鐘生成甲醇(CH3OH)
     
    mol/L;若c反應(yīng)的平衡常數(shù)為K,則平衡時c(H2)=
     
    (用含K的式子表達)。
    發(fā)布:2024/10/24 5:0:2組卷:5引用:2難度:0.5
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