解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷148
诺贝尔化学奖获得者GeorgeA.Olah提出了“甲醇经济”的概念,他建议使用甲醇来代替目前广泛使用的化石燃料。工业上用天然气为原料,分为两个阶段制备甲醇:
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.0 kJ·mol-1
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.67 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)制备合成气反应中,平衡混合物中CO的体积分数与压强的关系如图1所示,判断T1和T2的大小关系:T1___________ T2(填“>”“<”或“=”),理由是___________ 。
(2)工业生产中为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.17 kJ·mol-1。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳的体积比为___________ 。
(3)在体积不变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2,不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图2所示。
①图2中X代表___________ (填“温度”或“压强”)。图3中正确表示该反应的平衡常数的负对数pK(pK=-lgK)与X的关系的曲线是___________ (填“AC”或“AB”)。
②若图2中M点对应的容器体积为5 L,则N点的平衡常数为___________ L2·mol-2。
(4)为节约化石能源、减少碳排放,用CO2代替CO作为制备甲醇的碳源正成为当前研究的焦点。
①二氧化碳加氢合成甲醇和水蒸气的热化学方程式为___________ 。
②研究表明在二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200~360℃、9 MPa时,合成气初始组成H2、CO、CO2物质的量之比为7:2:1的条件下研究甲醇的合成反应(如图4所示)。CO2的平衡转化率随温度的升高先减小后增大,先减小的原因是___________ ,后增大的原因是___________ 。
(i)制备合成气:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H=+206.0 kJ·mol-1
(ii)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-90.67 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)制备合成气反应中,平衡混合物中CO的体积分数与压强的关系如图1所示,判断T1和T2的大小关系:T1
(2)工业生产中为解决合成气中H2过量而CO不足的问题,原料气中需添加CO2,发生反应 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.17 kJ·mol-1。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳的体积比为
(3)在体积不变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2,不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图2所示。
①图2中X代表
②若图2中M点对应的容器体积为5 L,则N点的平衡常数为
(4)为节约化石能源、减少碳排放,用CO2代替CO作为制备甲醇的碳源正成为当前研究的焦点。
①二氧化碳加氢合成甲醇和水蒸气的热化学方程式为
②研究表明在二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO2与H2反应的活化能。在200~360℃、9 MPa时,合成气初始组成H2、CO、CO2物质的量之比为7:2:1的条件下研究甲醇的合成反应(如图4所示)。CO2的平衡转化率随温度的升高先减小后增大,先减小的原因是
20-21高三下·黑龙江鹤岗·阶段练习
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甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,其合成反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
(1)下表列出了一些化学键断裂需要的能量数据,则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=________ 。
工业上用天然气为原料合成甲醇,分为两阶段。
I制备合成气:CH4+H2O(g)=CO+3H2。
(2)为解决合成气中H2过量CO不足问题,原料气中添加CO2,发生反应CO2+H2=CO+H2O。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为___ 。
Ⅱ合成甲醇
实验室进行模拟合成实验。将1 molCO和2molH2通入密闭容器中,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示:
(3)比较T1、T2、T3的大小,并说明理由____ 。
(4)平衡常数K(b)___ K(d)、正反应速率v(a)___ v(b)(均填“大于”“小于”或“等于”)。
(5)c点时反应的压强平衡常数Kp=___ (kPa)-2(用数字表达式表示,Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(6)a点时,保持温度不变,将密闭容器的容积压缩刮原来的,对平衡体系产生的影响是______ 。
A. c(H2)减少 B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH的物质的量增加 D.重新平衡时减小E. CH3OH的体积分数增加
(7)科研人员设计了一种新型甲醇燃料电池,其电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-,该电池工作时的负极电极反应式为________ 。
(1)下表列出了一些化学键断裂需要的能量数据,则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=
化学键 | H-H | C-O | CO | H-O | C-H |
E(kJ·mol-1) | 436 | 343 | 1076 | 465 | 413 |
工业上用天然气为原料合成甲醇,分为两阶段。
I制备合成气:CH4+H2O(g)=CO+3H2。
(2)为解决合成气中H2过量CO不足问题,原料气中添加CO2,发生反应CO2+H2=CO+H2O。为了使合成气配比最佳,理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为
Ⅱ合成甲醇
实验室进行模拟合成实验。将1 molCO和2molH2通入密闭容器中,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示:
(3)比较T1、T2、T3的大小,并说明理由
(4)平衡常数K(b)
(5)c点时反应的压强平衡常数Kp=
(6)a点时,保持温度不变,将密闭容器的容积压缩刮原来的,对平衡体系产生的影响是
A. c(H2)减少 B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH的物质的量增加 D.重新平衡时减小E. CH3OH的体积分数增加
(7)科研人员设计了一种新型甲醇燃料电池,其电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-,该电池工作时的负极电极反应式为
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