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)+12O2(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。
①下列措施可以提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率的是 CC(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)KθP=5.91000.1100×(1.85100)125.91000.1100×(1.85100)12(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),Kθp=(pCpθ)g?(pHpθ)h(pDpθ)d?(pEpθ)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)。
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。
寫出ZrO2/NiCo2O4電極的反應(yīng)式:3CH4?6e?+H2O+6CO2-3=CH3CH2CH2OH+6HCO-33CH4?6e?+H2O+6CO2-3=CH3CH2CH2OH+6HCO-3。
1
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K
θ
P
5
.
9
100
0
.
1
100
×
(
1
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85
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)
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p
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O
2
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3
HCO
-
3
O
2
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3
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-
3
【答案】+115.4kJ/mol;C;65.2%;;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=CH3CH2CH2OH+6
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-
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/5/1 8:0:8組卷:43引用:1難度:0.5
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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=
(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
(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。
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
②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
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)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(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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