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當今研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)降低空氣中二氧化碳含量成了研究熱點。
Ⅰ.二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體CO2,總反應(yīng)可表示為:
CO2(g)+3H2(g)?H2O(g)+CH3OH(g)ΔH
該反應(yīng)一般認為通過如下步驟來實現(xiàn):
①CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1=41kJ/mol
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=-90kJ/mol
(1)ΔH=
-49
-49
kJ/mol。
(2)一定條件下,向體積為1L的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應(yīng),達到平衡時,容器中CH3OH(g)為amol,CO為bmol,反應(yīng)①的平衡常數(shù)為
a
+
b
?
b
1
-
a
-
b
?
3
-
3
a
-
b
a
+
b
?
b
1
-
a
-
b
?
3
-
3
a
-
b
(用含a,b的代數(shù)式表示)。
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(3)總反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)?H2O(g)+CH3OH(g)在Ⅰ、Ⅱ兩種不同催化劑作用下建立平衡過程中,CO2的轉(zhuǎn)化率[a(CO2)]隨時間(t)的變化曲線如圖1。活化能:過程Ⅰ
過程Ⅱ(填“<”,“>”,),t2時刻改變了某一反應(yīng)條件,下列說法正確的是
AC
AC
。
A.恒溫恒壓,t2時刻通入惰性氣體
B.恒溫恒容,t2時刻通入一定量氫氣
C.n點的v(正)一定大于m點的v(逆)
D.t2時刻,可能是移走了一部分水蒸氣
Ⅱ.(4)以CO2和NH3為原料合成尿素[CO(NH22]是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應(yīng)(均自發(fā)進行)可表示:
反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2CO2NH4(s)ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:NH2CO2NH4(s)?CO(NH22(s)+H2O(g)ΔH2
反應(yīng)Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH22(s)+H2O(g)ΔH3
某研究小組為探究反應(yīng)Ⅲ影響CO2轉(zhuǎn)化率的因素,在其它條件一定時,圖2為CO2轉(zhuǎn)化率受溫度變化影響的曲線。當溫度高于T℃后,CO2轉(zhuǎn)化率變化趨勢如圖所示,其原因是
溫度高于T℃時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),因為反應(yīng)Ⅲ為自發(fā)反應(yīng),而△S<0,則反應(yīng)ΔH3<0,即該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低
溫度高于T℃時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),因為反應(yīng)Ⅲ為自發(fā)反應(yīng),而△S<0,則反應(yīng)ΔH3<0,即該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低
。(不考慮催化劑活性變化)
(5)在某恒定溫度下,將NH3和CO2物質(zhì)的量之比按2:1充入一體積為10L的密閉容器中(假設(shè)容器體積不變,生成物的體積忽略不計且只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ),經(jīng)15min達到平衡,各物質(zhì)濃度的變化曲線圖3所示。若保持平衡的溫度和體積不變,25min時再向該容器中充入2molNH3和1molCO2,在40min時重新達到平衡,請在如圖3中畫出25-50min內(nèi)CO2的濃度變化趨勢曲線。
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。
【答案】-49;
a
+
b
?
b
1
-
a
-
b
?
3
-
3
a
-
b
;<;AC;溫度高于T℃時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),因為反應(yīng)Ⅲ為自發(fā)反應(yīng),而△S<0,則反應(yīng)ΔH3<0,即該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低;菁優(yōu)網(wǎng)
【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,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/10/5 5:0:2組卷:19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.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
     
    。
    ②250℃時,反應(yīng)2的平衡常數(shù)K=
     

    (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
     
    。
    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
     

    ③分子篩膜反應(yīng)器可提高CO2轉(zhuǎn)化率的原因是
     
    。
    (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
     

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    發(fā)布:2024/10/24 7:0:1組卷:13引用:1難度:0.4
  • 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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