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
和
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_____
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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_______
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(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。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/12/27/2623457420091392/2625223703199744/STEM/a032f9988bb34c3fad46dbc5a31a5c70.png?resizew=277)
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:
由上述数据可得该温度下,上述反应的逆反应速率常数k为_______ L3·mol-3·min-1。
(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=
(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
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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
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/12/27/2623457420091392/2625223703199744/STEM/2cc181080c9f4b4d8c84bdb31651e95a.png?resizew=167)
(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。
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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
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=
(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为
21-22高三上·山东·阶段练习
类题推荐
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,裂解过程中催化剂活性会因积碳而降低。催化过程主要涉及以下反应:
a)2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g) b)C2H2(g)+H2(g)⇌C2H4(g)
c)CH4(g)⇌C(s)+2H2(g) d)2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g)
(1)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___________。
(2)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:
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
(3)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)。
(4)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/℃)的关系如下图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/12/15/2873071149334528/2873298273288192/STEM/0fd6f600-2a27-4f02-9f1d-6e52af7d6498.png?resizew=235)
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。
②工业上催化裂解甲烷常通入一定量的H2,原因是___________ 。
a)2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g) b)C2H2(g)+H2(g)⇌C2H4(g)
c)CH4(g)⇌C(s)+2H2(g) d)2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g)
(1)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 |
p(C2H2)(MPa) | p(H2)(MPa) | v逆(MPa·min-1) |
0.05 | p1 | 4.8 |
p2 | p1 | 19.2 |
p2 | 0.15 | 8.1 |
分析数据得知,p2=
(3)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
(4)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/℃)的关系如下图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/12/15/2873071149334528/2873298273288192/STEM/0fd6f600-2a27-4f02-9f1d-6e52af7d6498.png?resizew=235)
①由图象可知,反应a、b、c中属于吸热反应的是
②工业上催化裂解甲烷常通入一定量的H2,原因是
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___________。
(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:
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。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/10/18/2831797682446336/2832208556900352/STEM/027ab8c6dd024ea09cf865c11c4e1bf2.png?resizew=286)
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___________ 。
a)2CH4(g)
b)C2H2(g)+H2(g)
c)CH4(g)
d)2CH4(g)
(1)根据盖斯定律,△H1=
(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 |
p(C2H2)(MPa) | p(H2)(MPa) | v逆(MPa·min-1) |
0.05 | p1 | 4.8 |
p2 | p1 | 19.2 |
p2 | 0.15 | 8.1 |
(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
(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。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/10/18/2831797682446336/2832208556900352/STEM/027ab8c6dd024ea09cf865c11c4e1bf2.png?resizew=286)
①由图象可知,反应a、b、c中属于吸热反应的是
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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