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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷226
乙炔可用于照明、焊接及切割金属,也是制备乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一、回答下列问题:
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H1=-885kJ/mol
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H2=-2600kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H3=-572kJ/mol
则2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)△H=_______kJ/mol
(2)某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行CH4的裂解。
①若用分别表示CH4、C2H2、H2和固体催化剂,在固体催化剂表面CH4的裂解过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最高的是_____(填标号),其理由是_____

②在恒容密闭容器中充入amol甲烷,测得单位时间内在固体催化剂表面CH4的转化率[α(CH4)]与温度(to℃)的关系如图所示,to℃后CH4的转化率突减的原因可能是_______

(3)甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p/Pa)与温度(t/℃)的关系如图所示。

①在某温度下,向VL恒容密闭容器中充入0.12molCH4,只发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得p(H2)=p(CH4)。CH4的平衡转化率为_______(结果保留两位有效数字)。
②在图3中,T℃时,化学反应2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)的压强平衡常数Kp=_______Pa2
(4)工业上常用CH4与水蒸气在一定条件下来制取H2,其原理为:CH4(g) +3H2O(g)CO(g)+3H2(g) H=+203kJ·mol-1
①该反应的逆反应速率表达式为;v逆=k·c(CO)·c3(H2),k为速率常数,在某温度下,测得实验数据如表:

c(CO)(mol·L-1)

c(H2)(mol·L-1)

v逆(mol·L-1·min-1)

0.05

c1

4.8

c2

c1

19.2

c2

0.15

8.1


由上述数据可得该温度下,上述反应的逆反应速率常数k_______L3·mol-3·min-1
21-22高三上·山东·阶段练习
知识点:化学反应原理综合考查盖斯定律与热化学方程式化学反应条件的控制及优化化学反应条件的控制及其应用 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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甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一。回答下列问题:
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-885 kJ/mol
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-2600 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3=-572 kJ/mol
则2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)ΔH=_______kJ/mol
(2)①若用分别表示CH4、CH2、H2和固体催化剂,在固体催化剂表面CH4的裂解过程如图所示,从吸附到解吸的过程中,能量状态最高的是_______(填标号)。

②在恒容密闭容器中充入amol甲烷,测得单位时间内在固体催化剂表面CH4的转化率[α(CH4)]与温度(t℃)的关系如图所示,t0℃后CH4的转化率突减的原因可能是_______

(3)甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p/Pa)与温度(t/℃)的关系如图所示。

①T℃时,化学反应2CH4 (g)=C2H2(g)+3H2(g)的压强平衡常数K=_______Pa2
②在某温度下,向VL恒容密闭容器中充入0.12mol CH4只发生反应2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得p(H2)=p(CH4)。CH4的平衡转化率为_______(结果保留两位有效数字)。
(4)甲烷除裂解反应外还能发生水蒸气重整反应,涉及以下反应方程式:
I.CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206kJ·mol-1
II.CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1
在一体积可变的密闭容器中,加入一定量的CH4和H2O(g)发生水蒸气重整反应。
①压强为P0kPa时,分别在加CaO和不加CaO时,平衡体系H2的物质的量随温度变化如图所示。温度低于700℃时,加入CaO可明显提高混合气中H2的量,原因是_______

②500℃时,反应相同时间后测得CH4的转化率随压强的变化如图所示。则图中E点和G点CH4的浓度大小关系为c(G)_______(填“>”“<”或“=”)c(E)。

乙炔可用于照明、焊接及切割金属,也是制备乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一,裂化反应体系主要涉及以下过程:
a)2CH4(g) C2H2(g)+3H2(g) △H1
b)C2H2(g)+H2(g) C2H4(g) △H2
c)CH4(g) C(s)+2H2(g) △H3
d)2CH4(g) C2H4(g)+2H2(g) △H4
(1)根据盖斯定律,△H1=___________(用代数式表示)
(2)恒容密闭容器中,上述反应体系一定温度下达到平衡后,下列说法正确的是___________。
A.C2H2与H2浓度之比不再变化
B.C2H2和C2H4的浓度相等
C.移走部分的C(s),反应b、c平衡均正向移动
D.充入H2,反应a、c、d的正反应速率减小
(3)反应a的v逆=k·p(C2H2)·p3(H2),k为速率常数,在某温度下,测得实验数据如表:
p(C2H2)(MPa)p(H2)(MPa)v逆(MPa·min-1)
0.05p14.8
p2p119.2
p20.158.1
分析数据得知,p2=___________MPa,该温度下,该反应的逆反应速率常数k=___________MPa-3·min-1
(4)一定条件下,向VL恒容密闭容器中充入0.12molCH4,只发生反应d,达到平衡时,测得分压p(H2):p(CH4)=2:1。CH4的平衡转化率为___________ (结果保留两位有效数字)。
(5)在恒容密闭容器中,甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p/Pa)与温度(t/℃)的关系如图10所示。

①由图象可知,反应a、b、c中属于吸热反应的是___________。在725℃下,反应c的Kp=___________Pa。比较反应a、c,反应倾向较大的是反应___________
②工业上催化裂解甲烷常通入一定量的H2,原因是___________

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