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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷154
碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用,甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应:
①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.8kJ·mol-1
②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH2=+49kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
请回答下列问题:
(1)ΔH3=___________
(2)温度升高对反应②的影响是___________
(3)控制反应在温度T,压强P0KPa条件下,反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比的变化如图所示:

①对于气相反应,用某组分B的平衡分压pB代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数(记作Kp),水煤气合成二甲醚反应的平衡常数Kp表达式为___________
②合成二甲醚的最佳氢碳比为___________。在此种氢碳比下,Kp=___________
③氢碳比越大越不利于合成二甲醚的原因:___________
21-22高三上·黑龙江哈尔滨·期中
知识点:盖斯定律及其有关计算化学平衡的移动及其影响因素化学平衡图像分析化学平衡常数的有关计算 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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碳和碳的化合物在生产、生活中有重要作用,甲醇水蒸气重整制氢系统可能发生下列三个反应:
①CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) H1=+90.8kJ/mol
②CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) H2=+49kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H3
回答下列问题:
(1)H3=__________
(2)根据化学原理分析升高温度对反应②的影响__________
(3)甲醇使用不当会造成其对水质的污染,用电化学可消除这种污染,其原理是电解CoSO4、稀硫酸和CH3OH混合溶液,将Co2+氧化成Co3+,Co3+再将CH3OH氧化成CO2
①电解时,阳极的电极反应式为__________
②Co3+氧化CH3OH的离子方程式为__________
(4)控制反应条件,反应①中的产物也可以用来合成甲醇和二甲醚,其中合成二甲醚的化学方程式为3H2(g)+3CO(g)═CH3OCH3(g)+CO2(g),在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料平衡转化率随氢碳比[]的变化如图所示:

合成二甲醚的最佳氢碳比为__________,对于气相反应,用某组分(B)的平衡分压(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),水煤气合成二甲醚的反应的平衡常数表达式为KP=__________
(5)在标态(反应物和产物都处于100kPa)和T(K)条件下由稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质在T(K)时的标准焓,用符号Hθ表示。已知石墨和一氧化碳的燃烧热H分别为-393.5kJ•mol-1和—283.0 kJ •mol-1,则CO2(g)、CO(g)的Hθ分别为____________________
甲烷的催化重整反应是工业制备合成气的重要方法,其化学方程式为Ⅰ.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)Ⅱ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。回答下列问题:
(1)已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)       H1=-890.3kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g)       H2=-283.0kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(l)       H3=-285.8kJ·mol-1
①反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的H=___kJ·mol-1
②有利于提高反应Ⅰ中CH4的平衡转化率的条件是____(填标号)。
A.高温低压        B.低温高压       C.高温高压       D.低温低压
③某温度下,在体积为2L的恒容密闭容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应Ⅰ,达到平衡时CO2的转化率是50%,此时混合气体的平均相对分子质量为____
(2)对在一定温度下、操作压强恒定为1MPa的条件下,不同水碳比时进行反应Ⅱ,反应平衡体系中H2的物质的量分数ω与水碳比A、平衡温度T的关系如表所示。
A
ω
T/℃
1234567
4500.360.330.320.300.290.270.24
5250.40.390.370.360.340.320.29
①温度一定时,H2的物质的量分数与水碳比的关系是___
②根据模拟实验得知,平衡温度为500℃,水碳比为5时,H2的物质的量分数为,CH4的转化率为___(保留三位有效数字,下同),对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp),则上述条件下该反应的Kp=___MPa2;已知甲烷的分压可用p(CH4)表示,氢气的分压可用p(H2)表示,反应速率方程v=kp(CH4)p-1(H2),此时反应速率v=___。(已知:气体分压=气体的物质的量分数×总压,速率方程中k为速率常数)。
以CO2为原料合成CH3OH和CH3OCH3是实现碳中和的重要途径之一、一定条件下,有关反应如下:
反应I.CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.0 kJ ·mol1
反应Ⅱ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-25.0 kJ ·mol1
反应Ⅲ.CO2(g)+ H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41.2kJ ·mol1
回答下列问题:
(1)反应2CO2 (g) + 6H2 (g)CH3OCH3 (g)+3H2O(g)的△H=___________
(2)在Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2氢化合成甲醇(反应I)的反应历程如图所示。
   
图中反应②的化学方程式为___________。在反应气中适当加入少量的水能够增大甲醇的产率,原因是___________
(3)催化条件下,某密闭容器中投入CO2和H2发生反应I和反应Ⅱ,实验测得温度对平衡体系中甲醇、二甲醚的物质的量分数的影响如图所示。
   
温度600K以下,甲醇的物质的量分数变化的可能原因是 ___________。一定温度下,增大压强,二甲醚的物质的量分数___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)在5MPa下,CO2和H2按物质的量之比为1:3进行投料,发生反应I和反应Ⅲ,平衡时CO和CH3OH在含碳产物中的物质的量分数及CO2转化率随温度的变化如图所示。
   
①图中n代表的物质是___________
②150~400°C范围内,随着温度升高,H2O的平衡产量的变化趋势是___________
③270 °C时,CH3OH的分压为___________MPa(保留2位小数);反应Ⅲ的平衡常数K=___________(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压 ×物质的量分数。保留3位小数)。

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