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甲烷的直接轉(zhuǎn)化具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,因此備受科學(xué)家關(guān)注。請(qǐng)回答下列問題:
方法Ⅰ:CH4(g)+
1
2
O2(g)?CH3OH(g)ΔH1=-126.4kJ/mol
方法Ⅱ:CH4(g)+H2O(g)?CH3OH(g)+H2(g)ΔH2
已知H2的燃燒熱為285.8kJ/mol,H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44kJ/mol,則ΔH2=
+115.4kJ/mol
+115.4kJ/mol
。
(2)某工廠采用方法Ⅰ生產(chǎn)甲醇。在200℃下,向容積為5L的恒容密閉反應(yīng)器中加入催化劑,并充入6.0kPaCH4、4.8kPaO2和一定量He使反應(yīng)充分進(jìn)行,體系的總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如圖1所示。
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①下列措施可以提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率的是
C
C
(填標(biāo)號(hào))。
A.升高溫度
B.反應(yīng)達(dá)到平衡后,再充入一定量He
C.投料比不變,增大反應(yīng)物濃度
②達(dá)到平衡時(shí)體系中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為
65.2%
65.2%
(精確到0.1%)。
③該反應(yīng)溫度下,方法Ⅰ的標(biāo)準(zhǔn)壓力平衡常數(shù)
K
θ
P
=
5
.
9
100
0
.
1
100
×
1
.
85
100
1
2
5
.
9
100
0
.
1
100
×
1
.
85
100
1
2
(列出計(jì)算式)。
[已知:分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),對(duì)于反應(yīng)dD(g)+eE(g)?gG(g)+hH(g),
K
θ
p
=
p
C
p
θ
g
?
p
H
p
θ
h
p
D
p
θ
d
?
p
E
p
θ
e
,其中pθ=100kPa,pC、pH、pD、pE為各組分的平衡分壓。]
④若將容器改為絕熱容器,初始溫度為200℃,其他條件不變,達(dá)到新平衡時(shí),甲醇產(chǎn)率降低,原因是
反應(yīng)為放熱反應(yīng),絕熱容器中溫度升高,不利于主反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇的產(chǎn)率降低
反應(yīng)為放熱反應(yīng),絕熱容器中溫度升高,不利于主反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇的產(chǎn)率降低
。
(3)為提高生產(chǎn)效率,利用方法Ⅱ進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)時(shí)采用如圖2所示的步驟控制體系溫度和通入氣體(各階段氣體流速相同)。
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已知大多數(shù)氣體分子在催化劑表面的吸附過程是放熱的,He不會(huì)在催化劑表面吸附,吸附和解吸附不會(huì)導(dǎo)致體系溫度的變化。通入CH4發(fā)生反應(yīng)前,要往反應(yīng)器中通入O2從而活化催化劑,活化催化劑后持續(xù)通入He一段時(shí)間的目的是
吹去體系中的O2
吹去體系中的O2
;請(qǐng)從反應(yīng)速率的角度說明,通入CH4后反應(yīng)溫度維持在200℃的原因:
溫度過低,反應(yīng)速率降低
溫度過低,反應(yīng)速率降低

(4)用ZrO2/NiCo2O4作電解催化劑也可以實(shí)現(xiàn)甲烷的直接轉(zhuǎn)化,裝置如圖3所示。
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寫出ZrO2/NiCo2O4電極的反應(yīng)式:
3CH4?6e?+H2O+6C
O
2
-
3
=CH3CH2CH2OH+6
HCO
-
3
3CH4?6e?+H2O+6C
O
2
-
3
=CH3CH2CH2OH+6
HCO
-
3
。

【答案】+115.4kJ/mol;C;65.2%;
5
.
9
100
0
.
1
100
×
1
.
85
100
1
2
;反應(yīng)為放熱反應(yīng),絕熱容器中溫度升高,不利于主反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇的產(chǎn)率降低;吹去體系中的O2;溫度過低,反應(yīng)速率降低;3CH4?6e?+H2O+6C
O
2
-
3
=CH3CH2CH2OH+6
HCO
-
3
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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:2024/5/1 8:0:8組卷:43引用:1難度:0.5
相似題
  • 1.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(  )

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6
  • 2.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=
     
    kJ?mol-1。
    (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
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測(cè)得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1
    (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。
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    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
     
    (填“>”或“<”)0,此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2。
    ②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號(hào))。
    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(yáng)極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時(shí)間后陰、陽(yáng)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
  • 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)=
     
    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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