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“低碳經(jīng)濟(jì)”已成為全世界科學(xué)家研究的重要課題。為減小和消除CO2對(duì)環(huán)境的影響，一方面世界各國(guó)都在限制其排放量，另一方面科學(xué)家加強(qiáng)了對(duì)CO2創(chuàng)新利用的研究。
（1）已知：①CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）△H=-41kJ?mol-1
②C（s）+2H2（g）?CH4（g）△H=-73kJ?mol-1
③2CO（g）?C（s）+CO2（g）△H=-171kJ?mol-1
寫出CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O（g）的熱化學(xué)方程式：
CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）△H=-162kJ?mol-1
CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）△H=-162kJ?mol-1
。
（2）目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。為探究該反應(yīng)原理，在容積為2L的密閉容器中，充入1mol CO2和3.25mol H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CO2、CH3OH（g）和H2O（g）的物質(zhì)的量（n）隨時(shí)間的變化如圖1所示。
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①反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
CO2+3H2?CH3OH+H2O
CO2+3H2?CH3OH+H2O
。
②從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H2）=
0.1125
0.1125
mol/（L?min）。
（3）煤化工通常研究不同條件下CO轉(zhuǎn)化率以解決實(shí)際問題。已知在催化劑存在條件下反應(yīng)：CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨
p
（
H
2
O
）
p
（
CO
）
及溫度變化關(guān)系如圖2所示。[p（H2O）、p（CO）表示H2O、CO的平衡分壓，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)]上述反應(yīng)的逆反應(yīng)方向是
吸熱
吸熱
反應(yīng)。（填“吸熱”或“放熱”）
②對(duì)于氣相反應(yīng)，用某組分（B）的平衡分壓（pB）代替平衡濃度（cB）也可以表示平衡常數(shù)（記作Kp），則該反應(yīng)的Kp=
p
（
CO
2
）
p
（
H
2
）
p
（
CO
）
p
（
H
2
O
）
p
（
CO
2
）
p
（
H
2
）
p
（
CO
）
p
（
H
2
O
）
，提高
p
[
H
2
O
（
g
）
]
p
（
CO
）
，則Kp
不變
不變
（填“變大”、“變小”或“不變”）。使用鐵鎂催化劑的實(shí)際工業(yè)流程中，一般采用400℃左右、
p
[
H
2
O
（
g
）
]
p
（
CO
）
=3～5，采用此條件的原因可能是
投料比太低，CO的轉(zhuǎn)化率不太高，而投料比3～5時(shí)轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高達(dá)到96%～98%，再增加投料比，需要大大的增加蒸汽添加量，這樣在在經(jīng)濟(jì)上不合算，催化劑的活性溫度在400℃左右，
p
（
H
2
O
）
p
（
CO
）
=3～5
投料比太低，CO的轉(zhuǎn)化率不太高，而投料比3～5時(shí)轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高達(dá)到96%～98%，再增加投料比，需要大大的增加蒸汽添加量，這樣在在經(jīng)濟(jì)上不合算，催化劑的活性溫度在400℃左右，
p
（
H
2
O
）
p
（
CO
）
=3～5
。

【答案】CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）△H=-162kJ?mol-1；CO2+3H2?CH3OH+H2O；0.1125；吸熱；
p
（
CO
2
）
p
（
H
2
）
p
（
CO
）
p
（
H
2
O
）
；不變；投料比太低，CO的轉(zhuǎn)化率不太高，而投料比3～5時(shí)轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高達(dá)到96%～98%，再增加投料比，需要大大的增加蒸汽添加量，這樣在在經(jīng)濟(jì)上不合算，催化劑的活性溫度在400℃左右，
p
（
H
2
O
）
p
（
CO
）
=3～5
【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：2024/6/27 10:35:59組卷：6引用：1難度：0.4
相似題

  • 1．甲醇CH3OH是一種重要的化工原料，在生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。
    （1）已知
    甲醉脫水反應(yīng)Ⅰ2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應(yīng)Ⅱ2CH3OH（g）═C2H4（g）+2H2O（g）△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構(gòu)化反應(yīng)ⅢC2H5OH（g）═CH3OCH3（g）△H3=+50.7kJ?mol-1
    ①屬于吸熱反應(yīng)的是
     
    （填羅馬數(shù)字）。
    ②反應(yīng)Ⅰ中，反應(yīng)物具有的總能量
     
    （填“大于”“等于”或“小于”）生成物具有的總能量。
    ③反應(yīng)Ⅱ的△S
     
    0（填“＞”或“=”或者“＜”），該反應(yīng)
     
    在任意溫度下自發(fā)（填“能或“不能”）。
    ④則乙烯氣相直接水合反應(yīng)
    C2H4（g）+H2O（g）═C2H5OH（g）的△H=
     
    kJ?mol-1。
    （2）合成CH3OH的一種反應(yīng)為：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）。一定條件下，將1molCO和2molH2在1L容器中發(fā)生上述反應(yīng)。經(jīng)過2 min反應(yīng)生成了amolCH3OH（反應(yīng)前后體積不變）
    ①此時(shí)CO的濃度為
     
    mol/L。
    ②2min內(nèi)用H2表示該反應(yīng)的速率為v（H2）=
     
    mol（L?min）。
    ③升高溫度，反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小，則該反應(yīng)為
     
    （填“吸熱反應(yīng)”或“放熱反應(yīng)”）。
    一定能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
     
    。
    A.CO、C2H5OH的濃度相等
    B.2v（CO）=v（H2）
    C.混合氣體的密度保持不變
    D.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變

    發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：7引用：1難度：0.5

  • 2．（1）已知：
    甲醇脫水反應(yīng)   2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應(yīng)  2CH3OH（g）═C2H4 （g）+2H2O（g）△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構(gòu)化反應(yīng)  C2H5OH （g）═CH3OCH3（g）△H3=+50.7kJ?mol-1
    則乙烯氣相直接水合反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：
     
    。
    （2）如圖為乙烯氣相直接水合法制備乙醇中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系（其中n（H2O）：n（C2H4）=1：1）。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    若p2=8.0MPa,列式計(jì)算A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp=
     
    （用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算；分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）；
    （3）以乙烯為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極）。
    ①若KOH溶液足量，則負(fù)極的電極反應(yīng)式
     
    。
    ②若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為0.75mol,當(dāng)有0.25mol乙烯參與反應(yīng)時(shí)（假設(shè)電解質(zhì)溶液體積變化忽略不計(jì)），則反應(yīng)后電解質(zhì)溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是
     
    。

    發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：21引用：1難度：0.6

  • 3．（1）煤氣化制合成氣（CO 和 H2）
    已知：C（s）+H2O（g）═CO（g）+H2（g）△H1=131.3 kJ?mol-1
    C（s）+2H2 O（g）═CO2（g）+2H2（g）△H2=90 kJ?mol-1
    則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是
     

    （1）由合成氣制甲醇
    合成氣 CO 和H2 在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0。
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    ①在容積均為 V L 的甲、乙、丙、丁四個(gè)密閉容器中分別充入 a mol CO 和 2a mol H2，四個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為 T1、T2、T3、T4 且恒定不變。在其他條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)進(jìn)行到 t min 時(shí)H2 的體積分?jǐn)?shù)如圖1所示，則T3 溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為
     
    （用 a、V 表示）
    ②如圖2反映的是在T3 溫度下，反應(yīng)進(jìn)行 t min 后甲醇的體積分?jǐn)?shù)與反應(yīng)物初始投料比
    c
    （
    CO
    ）
    c
    （
    H
    2
    ）
      的關(guān)系，請(qǐng)畫出T4 溫度下的變化趨勢(shì)曲線。
    ③在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為測(cè)定恒溫恒壓條件下反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，可作
    為判斷依據(jù)的是
     

    A．管道內(nèi)氣體密度保持不變B．CO 的體積分?jǐn)?shù)保持不變
    C．氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變D．c（H2）=2c（CH3OH）
    （3）由甲醇制烯烴
    主反應(yīng)：2CH3OH?C2H4+2H2Oi；3CH3OH?C3H6+3H2Oii
    副反應(yīng)：2CH3OH?CH3OCH3+H2Oiii
    某實(shí)驗(yàn)室控制反應(yīng)溫度為 400℃，在相同的反應(yīng)體系中分別填裝等量的兩種催化劑（Cat.1 和 Cat.2），以恒定的流速通入 CH3OH，在相同的壓強(qiáng)下進(jìn)行甲醇制烯烴的對(duì)比研究，得到如圖3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（選擇性：轉(zhuǎn)化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比）
    菁優(yōu)網(wǎng)
    由圖象可知，使用 Cat.2 反應(yīng) 2 h 后甲醇的轉(zhuǎn)化率與乙烯和丙烯的選擇性均明顯下降，可能的原因是（結(jié)合碰撞理論解釋）
     

    發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：43引用：2難度：0.3
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