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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷488
以CH4、CO2为原料合成乙酸,是综合开发温室气体资源的新方向。
I.CH4.CO2催化重整间接制乙酸
CH4、CO2催化重整制合成气,再利用合成气制乙酸,涉及的反应如下:
反应l:CH4(g)+CO2(g) 2H2(g)+2CO(g)△H
反应2:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)△H=-90.9kJ·mol1
反应3:CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(g)H=-118.2kJ·mol1
(1)已知:CH4(g)+CO2(g) CH3COOH(g)H=+37.9kJ·mol1则“反应l”的H=_________
(2)“反应1”的化学反应速率v=k[]m·[]n,k为速率常数。1123K和1173K时,分别保持不变,测得速率v的关系如图所示:

①由图可知,下列叙述正确的是_________(填标号)。
A.当10kPa≤≤25kPa时,m=l
B.其他条件不变,增大,速率v不一定增大
C.a、b、c三点速率常数的大小关系为:ka>kb>kc
②若初始时按n(CH4):n(CO2)=1:1进气,且Kb=1.3×102mol·g1·s1·Kpa2,则b点的化学反应速率v=_________mol·g1·s1
(3)向盛有催化剂的刚性容器中通入等物质的量的CH4(g)和CO2(g),发生“反应1”。在923K和1173K时,CH4(g)的转化率(α)与时间(t)的关系如图所示。

923K时,CH4(g)的平衡转化率α=_________,若平衡时体系的总压强为p0,平衡常数K923K=____(用含有p0的代数式表示)。
II.CH4、CO2两步法制乙酸
(4)反应CH4(g)+CO2(g)CH3COOH(g)不能自发进行。将该反应拆分成两个连续的步骤进行,可在较温和的条件下实现上述转化,具体过程:

①第二步反应的化学方程式为_________
②为增大CH3COOH的平衡产率,从温度角度考虑,第一步反应在高温下进行,第二步反应在_________进行;从H2浓度的角度考虑,应采取的措施是_________
2020·广东深圳·二模
知识点:盖斯定律与热化学方程式温度对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算转化率的相关计算及判断 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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为原料合成乙酸,是综合开发温室气体资源的新方向。回答下列问题:
I.两步法制乙酸
(1)反应不能自发进行。将该反应拆分成两个连续的步骤进行,可在高温的条件下实现上述转化,具体过程如下:

①写出第二步的化学反应方程式:___________
②为增大的平衡产率,下列说法正确的是___________(填标号)。
A.第一步反应在高温下进行,第二步反应在低温进行
B.第一步减小氢气的压强,第二步增大氢气的压强
C.其他条件不变,使用更高效的催化剂
II.催化重整间接制乙酸
催化重整制合成气,再利用合成气制乙酸,涉及的反应如下:
反应1:
反应2:
反应3:
已知:反应1为快速平衡,可认为不受慢反应2、3的影响;
(2)在盛有催化剂的刚性密闭容器中,分别以为初始原料进行反应1。反应1达到平衡时,以为原料,体系从环境吸热;以为原料,体系向环境放热。忽略慢反应2、3热效应,则“反应1”的___________
(3)初始条件同上。最终所有反应都达到平衡时,容器中,此时的浓度为___________(用含a、b的代数式表示,下同),反应2的平衡常数为___________
(4)“反应1”的化学反应速率,k为速率常数。时,分别保持不变,测得速率v与的关系如图所示:

①图可知,下列叙述正确的是___________(填标号)。
A.a、b、c三点速率常数的大小关系为:
B.当时,
C.其他条件不变,增大,速率常数k可能增大
②若初始时按进气,且b点的速率常数为,则b点的化学反应速率___________
随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,二氧化碳资源化利用倍受关注。
I.以CO2和NH3为原料合成尿素的反应为:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g),该反应为放热反应。
(1)上述反应中,有利于提高CO2平衡转化率的措施是_______(填序号)。
A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压
(2)研究发现,合成尿素反应分两步完成,其能量变化如图所示:
第一步:2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s) ΔH1=-159.5kJ·mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH2=+72.5kJ·mol-1

①合成尿素总反应的热化学方程式为_______
②反应速率较快的是_______反应(填“第一步”或“第二步”),理由是_______
II.以CO2和CH4催化重整制备合成气:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)
(3)在密闭容器中通入物质的量均为0.2mol的CH4和CO2在一定条件下发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),CH4的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。

①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行,能说明反应到达平衡状态的是_______(填序号)。
A.反应速率:2v(CO2)=v(H2)             B.同时断裂2mol C-H键和1mol H-H键
C.容器内混合气体的压强保持不变             D.容器中混合气体的密度保持不变
②由图可知,Y点速率v_______v(填“>”“<”或“=”,下同);容器内压强P1_______P2
③已知气体分压=气体总压x气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp,则X点对应温度下的Kp=_______(用含P2的代数式表示)。
III.电化学法还原二氧化碳制取乙烯:在强酸性溶液中通入CO2气体,用惰性电极进行电解可制得乙烯。其原理如图所示:

(4)上述装置中,阴极的电极反应式为_______

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