以CO2、H2為原料合成CH3OH的反應(yīng)是研究熱點(diǎn)之一,該反應(yīng)體系涉及的反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49kJ?mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2
回答下列問題:
(1)已知25℃和101kPa下,H2(g)、CO(g)的燃燒熱分別為285.8kJ?mol-1、283.0kJ?mol-1,H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44kJ?mol-1,則ΔH2=+41.2+41.2kJ?mol-1。
(2)在恒壓密閉容器中,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ以物質(zhì)的分壓表示的平衡常數(shù)Kp隨溫度T的變化關(guān)系如圖1所示(體系總壓為100kPa)。
①反應(yīng)Ⅱ?qū)?yīng)圖I中 nn(填“m”或“n”);A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下體系達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為80%,反應(yīng)Ⅰ的Kp=0.100.10kPa-2(保留兩位有效數(shù)字)。
②通過調(diào)整溫度可調(diào)控平衡時(shí)p(CH3OH)p(CO)的值。B點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下,平衡時(shí)p(CH3OH)p(CO)=400,則p(H2)=2020kPa。
(3)在密閉容器中,保持投料比不變,將CO2和H2按一定流速通過反應(yīng)器,一段時(shí)間后,測(cè)得CO2轉(zhuǎn)化率(α)和甲醇選擇性[x(CH3OH)=n(生成CH3OH)n(消耗CO2)×100%]隨溫度(T)變化關(guān)系如圖2所示。若233~250℃時(shí)催化劑的活性受溫度影響不大,則236℃后圖中曲線下降的原因是 主反應(yīng)放熱,副反應(yīng)吸熱,升溫使主反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)程度大于副反應(yīng)平衡正向移動(dòng)程度,因而使CO2轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇性下降主反應(yīng)放熱,副反應(yīng)吸熱,升溫使主反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)程度大于副反應(yīng)平衡正向移動(dòng)程度,因而使CO2轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇性下降;若氣體流速過大,CO2的轉(zhuǎn)化率會(huì)降低,原因是 氣體流速過大,使得氣體在容器中未能充分反應(yīng),還未達(dá)到化學(xué)平衡就被排出,導(dǎo)致CO2的轉(zhuǎn)化率降低氣體流速過大,使得氣體在容器中未能充分反應(yīng),還未達(dá)到化學(xué)平衡就被排出,導(dǎo)致CO2的轉(zhuǎn)化率降低。
(4)向恒溫恒壓的兩個(gè)密閉容器甲(T℃、P1)、乙(T℃、P2)中,分別充入物質(zhì)的量均為amol的CO2和H2,若只發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,其正反應(yīng)速率v正=k正p(CO2)p(H2),p為氣體分壓。若甲、乙容器平衡時(shí)正反應(yīng)速率之比v甲:v乙=16:25,則甲、乙容器的體積之比為 5:45:4。
p
(
C
H
3
OH
)
p
(
CO
)
p
(
C
H
3
OH
)
p
(
CO
)
n
(
生成
C
H
3
OH
)
n
(
消耗
C
O
2
)
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算;化學(xué)平衡的影響因素.
【答案】+41.2;n;0.10;20;主反應(yīng)放熱,副反應(yīng)吸熱,升溫使主反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)程度大于副反應(yīng)平衡正向移動(dòng)程度,因而使CO2轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇性下降;氣體流速過大,使得氣體在容器中未能充分反應(yīng),還未達(dá)到化學(xué)平衡就被排出,導(dǎo)致CO2的轉(zhuǎn)化率降低;5:4
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:77引用:1難度:0.4
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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( )
A.容器中 D 的物質(zhì)的量至少為 0.45 mol B.A 的平均反應(yīng)速率是 0.010 mol?L-1?s-1 C.容器中 A、B、C、D 的物質(zhì)的量之比一定是 4:5:4:6 D.容器中 A 的物質(zhì)的量一定增加了 0.30 mol 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(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:163引用:26難度:0.3
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