將CO2氫化制備CO的反應(yīng)稱為逆水煤氣變換反應(yīng)(RWGS),工業(yè)上常利用RWGS反應(yīng)制備化工原料CO,此舉可有效緩解溫室效應(yīng)。涉及反應(yīng)如下:
RWGS反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41.2kJ?mol-1
副反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)ΔH2=-164kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH=+205+205kJ?mol-1。相比RWGS反應(yīng),副反應(yīng)Ⅱ在化學(xué)熱力學(xué)上進行的趨勢很大,原因為 該反應(yīng)的正反應(yīng)是放出熱量很大的反應(yīng)該反應(yīng)的正反應(yīng)是放出熱量很大的反應(yīng)。
(2)研究表明由不同的方法制備得到的Ni-CeO2催化劑對RWGS反應(yīng)的催化活性和選擇性不同。在某恒壓密閉容器中充入一定量CO2(g)和H2(g),在不同的溫度下反應(yīng)相同的時間,實驗測得CO2轉(zhuǎn)化率、CH4的選擇性與反應(yīng)溫度的關(guān)系分別如圖1和圖2所示:
①600℃時,為提高CO的產(chǎn)率,適宜選擇的催化劑為 Ni-CeO2-DP800Ni-CeO2-DP800(填“Ni-CeO2-IM800”或“Ni-CeO2-CP800“),原因為 600℃時CO2的轉(zhuǎn)化率和CO(g)的選擇性的乘積:Ni-CeO2-DP800>Ni-CeO2-IM800Ni600℃時CO2的轉(zhuǎn)化率和CO(g)的選擇性的乘積:Ni-CeO2-DP800>Ni-CeO2-IM800Ni。
②研究表明,Ni-CeO2催化劑中,進入立方CeO2晶胞(結(jié)構(gòu)如圖3所示)的Ni2+會替代部分Ce4+而變成RWGS反應(yīng)的活化中心。立方CeO2晶胞參數(shù)為apm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則CeO2晶胞的密度為 6.88×1032a3NA6.88×1032a3NAg/cm3(列式即可)。
(3)T℃時,在某剛性密閉容器中充入1molCO2(g)和2molH2(g),發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ,達到平衡時測得CO2轉(zhuǎn)化率為40%,生成0.05molCH4。平衡時,該溫度下RWGS反應(yīng)的平衡常數(shù)為 0.1810.181。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
(4)對于反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ同時發(fā)生的體系,在投料比一定時測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(0.1MPa、1MPa、10MPa)、溫度的關(guān)系如圖4所示。L1、L2、L3三條曲線中表征壓強是0.1MPa的是 L1L1(填“L1”“L2”或“L3”)。
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【考點】化學(xué)平衡的計算.
【答案】+205;該反應(yīng)的正反應(yīng)是放出熱量很大的反應(yīng);Ni-CeO2-DP800;600℃時CO2的轉(zhuǎn)化率和CO(g)的選擇性的乘積:Ni-CeO2-DP800>Ni-CeO2-IM800Ni;;0.181;L1
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:17引用:1難度:0.6
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1.在催化劑作用下,可逆反應(yīng)2SiHCl3(g)?SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)在溫度為323K和343K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示(已知:反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4,k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù),x為物質(zhì)的量分數(shù))。下列說法錯誤的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/26 8:0:1組卷:40引用:1難度:0.5 -
2.甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域,三氯氫硅(SiHCl3)是制備甲硅烷的重要原料?;卮鹣铝袉栴}:
(1)工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時伴隨發(fā)生的反應(yīng)有:
Si(s)+4HCl(g)═SiCl4(g)+2H2(g)△H=-241kJ/mol
SiHCl3(g)+HCl(g)═SiCl4(g)+H2(g)△H=-31kJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學(xué)方程式是
(2)鋁鋰形成化合物L(fēng)iAlH4既是金屬儲氫材料又是有機合成中的常用試劑,遇水能得到無色溶液并劇烈分解釋放出H2,請寫出其水解反應(yīng)化學(xué)方程式
(3)三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3(g)?SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)為歧化制甲硅烷過程的關(guān)鍵步驟,此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑,在不同反應(yīng)溫度下測得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時,平衡轉(zhuǎn)化率為
②323.15K時,要縮短反應(yīng)達到平衡的時間,可采取的最佳措施是
(4)比較a、b處反應(yīng)速率的大小:va
v逆=k2x2_SiH2Cl2xSiCl4,k1、k2分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù),與反應(yīng)溫度有關(guān),x為物質(zhì)的量分數(shù),則在353.15K時=k1k2
(5)硅元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物是H2SiO3,室溫下,0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液,堿性更強的是
已知:H2SiO3:Ka1=2.0×10-10、Ka2=1.0×10-12,H2CO3:Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11發(fā)布:2024/12/26 8:0:1組卷:61引用:2難度:0.2 -
3.甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域,三氯氫硅(SiHCl3)是制備甲硅烷的重要原料?;卮鹣铝袉栴}:
(1)工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時伴隨發(fā)生的反應(yīng)有:
①Si(s)+4HCl(g)═SiCl4( g)+2H2(g)△H=-24lkJ/mol
②SiHCl3 (g)+HCl(g)═SiCl4 (g)+H2(g)△H=-3lkJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學(xué)方程式是
(2)工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰(LiAlH4)制甲硅烷,反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
(3)三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3(g)?SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)為歧化制甲硅烷過程的關(guān)鍵步驟,此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑,在不同反應(yīng)溫度下測得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時,平衡轉(zhuǎn)化率為
③比較a、b處反應(yīng)速率的大?。簐a=k1k2發(fā)布:2024/12/26 8:0:1組卷:19引用:1難度:0.5
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