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研究CO、CO2在一定條件下與H2催化合成CH4等有機化工產(chǎn)品,對實現(xiàn)“碳中和”目標具有重要的意義。在一定條件下CO(g)與H2(g)可發(fā)生如下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO(g)+3H2(g)?CH4(g)+H2O(g)△H1=-206.4kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)△H2
反應(yīng)Ⅲ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H3=+41.2kJ?mol-1
(1)部分物質(zhì)的標準生成焓數(shù)據(jù)如表所示:
物質(zhì) CO(g) H2(g) CH4(g) H2O(g)
標準生成焓/(kJ?mol-1 -110 0 -74.6 x
則x=
-241.8
-241.8
;△H2=
-165.2
-165.2
kJ?mol-1
(2)一定溫度范圍內(nèi)反應(yīng)I和反應(yīng)Ⅱ的lgKp-
1
T
的線性關(guān)系如圖1所示。
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①依據(jù)圖像,可知T1℃時,反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kp3=
1
1
。
②圖中v(A)
(填“>”、“<”或“=”)v(B)。
(3)①恒溫(323K)恒壓(p)條件下,在密閉容器中起始時按n(H2):n(CO2)=1:1投料進行反應(yīng)(僅發(fā)生反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ),CO2初始分壓分別為p0-(a)MPa、p0-(b)MPa、p0-(c)MPa,測得CO2的壓強轉(zhuǎn)化率α(CO2)[已知:氣體A的壓強轉(zhuǎn)化率表示為α(A)=(1-
p
1
p
0
)×100%,p0MPa為A的初始分壓,p1MPa為某時刻A的分壓]與時間(t)的關(guān)系如圖2,則p0-(a)、p0-(b)、p0-(c)由大到小的順序為
p0-(a)>p0-(c)>p0-(b)
p0-(a)>p0-(c)>p0-(b)

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②在密閉容器中起始時按n(H2):n(CO2)=3:1投料,分別在壓強為1MPa和5MPa的恒壓下進行反應(yīng)(兩壓強下均只發(fā)生反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ)。恒壓條件下反應(yīng)溫度對平衡體積分數(shù)δ(x)[x為CO或CH4,δ(x)=
V
x
V
CO
+
V
C
H
4
+
V
C
O
2
×100%]的影響如圖3所示。
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則在1MPa時,表示CH4和CO的平衡體積分數(shù)隨溫度變化關(guān)系的曲線依次是
b
b
(填“a”、“b”、“c”或“d”,下同)和
c
c
;在T℃、一定壓強下,反應(yīng)在M點達到化學(xué)平衡,平衡時CH4的分壓p(CH4)=
0.125
0.125
MPa,反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kp=
2.4
2.4

【答案】-241.8;-165.2;1;>;p0-(a)>p0-(c)>p0-(b);b;c;0.125;2.4
【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:43引用:3難度:0.6
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀被人工制取出來,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。
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    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
     
    (填標號)。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強
    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( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59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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