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為了實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)，二氧化碳的高效利用成為研究的熱點。某研究小組采用雙合金團(tuán)簇催化甲烷干法重整法（DRM）取得了良好的效果。已知：CH4、H2、CO的燃燒熱分別為-890.3kJ/mol、-285.8kJ/mol,-283kJ/mol。
（1）甲烷干法重整（DRM）反應(yīng)為CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）△H，則△H=
+247.3kJ/mol
+247.3kJ/mol
。
（2）通過大量的研究Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三種雙金屬合金團(tuán)簇可用于催化DRM反應(yīng)，在催化劑表面涉及多個基元反應(yīng)，分別為過程1：甲烷逐步脫氫，過程2：CO2的活化（包括直接活化和氫誘導(dǎo)活化），過程3：C*和CH*的氧化，過程4：擴(kuò)散吸附反應(yīng)。其反應(yīng)機(jī)理如圖1所示。
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則CO2的氫誘導(dǎo)活化反應(yīng)方程式為
CO2*+H*=CO*+OH*
CO2*+H*=CO*+OH*
，過程3的最終產(chǎn)物為
CO*
CO*
，過程4發(fā)生擴(kuò)散吸附的微粒為
H*和OH*
H*和OH*
。
（3）三種催化劑催化甲烷脫氯過程的能量變化如圖2所示：
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①甲烷脫氫過程中最大活化能步驟為
CH3*=CH2*+H*
CH3*=CH2*+H*
。（用反應(yīng)方程式表示）
②Sn12Ni、Pt12Ni、Cu12Ni三種催化劑催化甲烷脫氫過程的脫氫速率分別為v1、v2、v3，則脫氫速率由大到小的順序為
v2＞v3＞v1
v2＞v3＞v1
。
③Sn12Ni雙金屬團(tuán)簇具有良好的抗積碳作用，有效抑制碳沉積對催化劑造成的不良影響，請結(jié)合圖示解釋原因：
脫氫反應(yīng)第4步為CH*=C*+H*，發(fā)生該步反應(yīng)，三種催化劑中Sn12Ni需要克服的活化能最大，反應(yīng)不易發(fā)生，故產(chǎn)生的積碳較少
脫氫反應(yīng)第4步為CH*=C*+H*，發(fā)生該步反應(yīng)，三種催化劑中Sn12Ni需要克服的活化能最大，反應(yīng)不易發(fā)生，故產(chǎn)生的積碳較少
。
（4）已知：甲烷干法重整（DRM）過程中發(fā)生副反應(yīng)CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H＞0，T℃時，在恒壓反應(yīng)器中，通入2molCH4和1molCO2，總壓強(qiáng)為p0，平衡時甲烷的轉(zhuǎn)化率為40%，H2O的分壓為p。
①關(guān)于上述平衡體系，下列說法正確的是
CD
CD
（填標(biāo)號）。
A．n（CH4）：n（CO2）=2：1
B．將H2O（g）液化，可以提高主反應(yīng)的速率
C．若反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行，甲烷轉(zhuǎn)化率小于40%
D．若降低反應(yīng)溫度，主、副反應(yīng)均逆向進(jìn)行
②DRM反應(yīng)的Kp=
（
8
p
0
23
+
P
）
2
×
（
8
p
0
23
-
P
）
2
6
p
0
23
×
（
p
0
23
-
P
）
（
8
p
0
23
+
P
）
2
×
（
8
p
0
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-
P
）
2
6
p
0
23
×
（
p
0
23
-
P
）
（列出計算式即可，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

【答案】+247.3kJ/mol；CO2*+H*=CO*+OH*；CO*；H*和OH*；CH3*=CH2*+H*；v2＞v3＞v1；脫氫反應(yīng)第4步為CH*=C*+H*，發(fā)生該步反應(yīng)，三種催化劑中Sn12Ni需要克服的活化能最大，反應(yīng)不易發(fā)生，故產(chǎn)生的積碳較少；CD；
（
8
p
0
23
+
P
）
2
×
（
8
p
0
23
-
P
）
2
6
p
0
23
×
（
p
0
23
-
P
）
【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：65引用：4難度：0.5
相似題

  • 1．工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項重大突破。其合成原理為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0，△S＜0。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    （1）下列關(guān)于工業(yè)合成氨的說法正確的是
     
    。
    A．因為△H＜0，所以該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行
    B．因為△S＜0，所以該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行
    C．在高溫下進(jìn)行是為了提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
    D．生產(chǎn)中在考慮動力和設(shè)備材料承受能力的前提下，壓強(qiáng)越大轉(zhuǎn)化率越大
    （2）在恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行合成氨的反應(yīng)，下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是
     
    。
    A．容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1：3：2
    B．N2百分含量保持不變
    C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
    D．混合氣體的密度保持不變
    （3）工業(yè)上合成氨的部分工藝流程如圖1。
    請用平衡移動原理來解釋在流程中及時分離出氨氣和循環(huán)使用氣體的原因
     
    。
    （4）某科研小組研究：在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量對工業(yè)合成氨反應(yīng)的影響。實驗結(jié)果如圖2所示。（圖中T表示溫度）
    ①圖象中T2和T1的關(guān)系是：T1
     
    T2。（填“＞，＜或=”，下同）
    ②a、b、c、d四點所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N2 的轉(zhuǎn)化率最高的是
     
    。（填字母）
    （5）恒溫下，往一個4L的密閉容器中充入2mol N2和5.2mol H2，反應(yīng)過程中對NH3的濃度進(jìn)行檢測，得到的數(shù)據(jù)如表所示。
    時間/min 5 10 15 20 25 30
    c（NH3）/mol?L-1 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20
    ①10min時用N2表示的平均反應(yīng)速率為
     
    mol/（L?min）-1，此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=
     
    。
    ②若維持容器體積不變，溫度不變，往原平衡體系中加入N2、H2和NH3各4mol,化學(xué)平衡將向反應(yīng)方向移動
     
    。（填“正”或“逆”）
    ③已知：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）  △H=-92kJ/mol
    N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+181kJ/mol
    2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H=-484kJ/mol
    寫出氨氣催化氧化生成NO和水蒸氣的熱化學(xué)方程式
     
    。

    發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：72引用：1難度：0.4

  • 菁優(yōu)網(wǎng)2．硝酸工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的命脈產(chǎn)業(yè)，工業(yè)制硝酸通常是如下過程：
    步驟一：氮?dú)馀c氫氣合成氨氣；步驟二：氨氣的催化氧化；步驟三：NO的氧化再水化．
    請回答下列問題：
    （1）對于N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H1kJ/mol,滿足如圖1象：
    ①根據(jù)圖△H1
     
    0，T3
     
    T4．（填“＞”“＜”“=”）
    ②若溫度為T1且容積為2L的密閉容器下中，發(fā)生合成氨的反應(yīng)，起始時通入2mol的N2和6mol的H2，10分鐘達(dá)到平衡狀態(tài)，此時NH3的體積分?jǐn)?shù)為60%．則0到10min內(nèi)用H2表示化學(xué)反應(yīng)速率為
     
    mol/（L?min），N2的轉(zhuǎn)化率為
     
    ，反應(yīng)開始和平衡狀態(tài)體系的壓強(qiáng)之比等于
     
    ．T1溫度下平衡常數(shù)K≈
     
    ，若升高溫度K值
     
    ．（填“增大”“減小”“不變”）
    ③若第②小問中反應(yīng)體系達(dá)到平衡后，再通入1mol N2和3mol H2，則H2轉(zhuǎn)化率
     
    ．（填“增大”“減小”“不變”）
    ④若恒定溫度為T1，容積為2L，則若開始通入2mol N2和2mol H2和2mol的NH3則反應(yīng)開始時V正
     
    V逆（填“＞”“＜”“=”），達(dá)到新的平衡狀態(tài)后，再通入2mol N2，則N2的轉(zhuǎn)化率
     
    ．（填“升高”、“降低”或者“不變”）
    ⑤對于合成氨的體系中，既可以增大反應(yīng)速率又可以提高H2的轉(zhuǎn)化率的措施有
     
    ．（填兩點即可）
    （2）已知：
    化學(xué)鍵 N≡N H-H N-H
    鍵能/kJ/mol a b c
    則△H1=
     
    kJ/mol,問題（1）第②小問中能量變化為
     
    kJ．
    （3）已知：
    ①N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H1kJ/mol
    ②4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（l）△H2kJ/mol
    ③4NO（g）+3O2（g）+2H2O（g）═4HNO3（aq）△H3kJ/mol
    則N2（g）+3H2（g）+4O2（g）═2HNO3（aq）+2H2O（l）△H=
     
    kJ/mol（用a、b、c、△H2和△H3表示）

    發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：12引用：1難度：0.1

  • 3．硝酸是一種重要的化工原料，完成下列填空：
    Ⅰ.工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的主要過程如下：
    （1）以N2和H2為原料合成氨氣。反應(yīng)為：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）+Q。
    （2）下列措施可以提高H2的轉(zhuǎn)化率的是（填選項序號）
     
    。
    a.選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎?br />b.增大壓強(qiáng)
    c.及時分離生成的NH3
    d.升高溫度
    （3）一定溫度下，在密閉容器中充入1molN2和3molH2發(fā)生反應(yīng)。若容器容積恒定，達(dá)到平衡狀態(tài)時，氣體的總物質(zhì)的量是原來的
    15
    16
    ，則N2的轉(zhuǎn)化率α1=
     
    ；若容器壓強(qiáng)恒定，達(dá)到平衡狀態(tài)時，N2的轉(zhuǎn)化率為α2，則α2
     
    α1 （填“＞”、“＜”或“=”）。
    Ⅱ.以氨氣、空氣為主要原料制硝酸。
    （4）氨氣催化氧化的催化劑是
     
    ；氨氣也可以在純氧中燃燒生成無毒、無污染的產(chǎn)物，其燃燒方程式為
     
    。
    （5）在容積恒定的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）-Q。該反應(yīng)的反應(yīng)速率（v）隨時間（t）變化的關(guān)系如圖所示。若t2、t4時刻只改變一個條件，下列說法正確的是（填選項序號）
     
    。
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    a.在t1～t2時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
    b.在t2時，采取的措施可以是升高溫度
    c.在t3～t4時，可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
    d.在t5時，容器內(nèi)NO2的體積分?jǐn)?shù)是整個過程中的最大值
    Ⅲ.硝酸廠常用如下2種方法處理尾氣。
    （6）催化還原法：催化劑存在時用H2將NO2還原為N2。
    已知：2H2（g）+O2（g）→2H2O（g）+483.6kJ
    N2（g）+2O2（g）→2NO2 （g）+67.7kJ
    則H2還原NO2生成水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是
     
    。
    （7）堿液吸收法：用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2。若9.2gNO2和Na2CO3溶液完全反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子0.1mol,則反應(yīng)的離子方程式是
     
    。

    發(fā)布：2024/11/2 8:0:1組卷：8引用：1難度：0.5
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