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解答题-原理综合题 适中0.65 引用2 组卷321
近年来CO2变废为宝,改善环境是科学研究的重要课题,对于实现废气资源的再利用及碳循环经济技术的发展都具有重要意义。
I.已知CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下:
①C2H6(g) CH4(g)+H2(g)+C(s) H1=+9kJ·mol-1
②C2H4(g)+H2(g) C2H6(g) H2=-136 kJ·mol-1
③H2(g)+CO2(g) H2O(g)+CO(g) H3=+41 kJ·mol-1
④CO2(g)+C2H6(g) C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) H4
(1)H4=_____,0.1MPa 时向密闭容器中充入CO2和C2H6,发生反应④,温度对催化剂K- Fe-Mn/Si 性能的影响如图:

工业生产综合各方面的因素,根据图中的信息判断反应的最佳温度是______ °C。
(2)在800°C时,n(CO2):n(C2H6)=1: 3,充入一定体积的密闭容器中,在有催化剂存在的条件下,发生反应④,初始压强为p0,一段时间后达到平衡,产物的总物质的量与剩余反应物的总物质的量相等,则该温度下反应的平衡常数Kp=_____(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,用最简分式表示)。
II.CO2和H2制备CH3OH,可实现CO2的资源化利用,涉及的反应如下:
主反应: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H <0
副反应: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H>0
将反应物混合气体按进料比n(CO2): n(H2)=1: 3通入反应装置中,选择合适的催化剂,发生上述反应。
(3)不同温度下,CO2的平衡转化率如图①所示,温度高于503K时,CO2 的平衡转化率随温度的升高而增大的原因是___________。 实际生产中,保持压强不变,相同反应时间内不同温度下CH3OH的产率如图②所示,由图可知,523K时CH3OH的产率最大,可能的原因是___________


III.捕碳技术(主要指捕获CO2在降低温室气体排放中具有重要的作用。
(4)已知: NH3·H2O的Kb=1.7 ×10-5, H2CO3的Ka1=4.3 ×10-7, Ka2 =5.6 ×10-11。工业生产尾气中的CO2捕获技术之一是氨水溶液吸收技术,工艺流程是将烟气冷却至20°C后用氨水吸收过量的CO2。吸收反应的化学反应方程式为___________,所得溶液离子浓度由大到小的顺序是___________(不考虑二氧化碳的溶解)。
21-22高三上·福建福州·阶段练习
知识点:盖斯定律的应用化学平衡常数的有关计算与转化率变化有关图像的分析盐溶液中离子浓度大小的比较 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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近年来CO2变废为宝,改善环境是科学研究的重要课题,对于实现废气资源的再利用及碳循环经济技术的发展都具有重要意义。
Ⅰ.已知CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下:
①C2H6(g)CH4(g)+H2(g)+C(s)H1=+9kJ·mol-1
②C2H4(g)+H2(g)C2H6(g)H2=-136kJ·mol-1
③H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)H3=+41kJ·mol-1
④CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)H4
(1)H4=___,0.1MPa时向密闭容器中充入CO2和C2H6,发生反应④,温度对催化剂K—Fe—Mn/Si性能的影响如图:

工业生产综合各方面的因素,根据图中的信息判断反应的最佳温度是__℃。
(2)在800℃时,n(CO2):n(C2H6)=1:3,充入一定体积的密闭容器中,在有催化剂存在的条件下,发生反应④,初始压强为p0,一段时间后达到平衡,产物的总物质的量与剩余反应物的总物质的量相等,则该温度下反应的平衡常数Kp=___(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,用最简分式表示)。
Ⅱ.科学家利用Li4SiO4吸附CO2有着重要的现实意义。CO2的回收及材料再生的原理如图所示:

(1)“吸附”过程中主要反应的化学方程式为___
(2)为了探究Li4SiO4的吸附效果,在刚性容器中放入1000g的Li4SiO4,通入10mol不同比例的N2和CO2混合气体,控制反应时间均为2小时,得到Li4SiO4吸附CO2后固体样品质量分数与温度的关系如图所示。

①该反应为___反应(填“吸热”或“放热”)。
②保持A点的温度不变,若所用刚性容器体积变为原来的一半,则平衡时c(CO2)较原平衡___(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③若在A点CO2的吸收率为70%,A点的纵坐标y的值为___
中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成,相关成果北京时间9月24日由国际知名学术期刊《科学》在线发表,因此CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH=+177kJ·mol-1 (主反应)
II.C2H6(g)CH4(g)+H2(g)+C(s) ΔH=+9kJ·mol-1 (副反应)
(1)反应I的反应历程可分为如下两步:
i. C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1 (反应速率较快)
ii. H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) ΔH2=+44kJ·mol-1 (反应速率较慢)
①∆H1=___________ kJ·mol-1
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)对反应I速率影响更大,原因是___________
(2)向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,发生主反应,温度对催化剂K-Fe-Mn/Si-2性能的影响如图所示,工业生产综合各方面的因素,反应选择800℃的原因是___________

(3)在800℃时,n(CO2):n(C2H6)=1:3,充入一定体积的密闭容器中,在有催化剂存在的条件下,只发生反应主反应,初始压强为P0,一段时间达到平衡,产物的物质的量之和与剩余反应物的物质的量之和相等,该温度下反应的平衡常数Kp=_________ P0 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,用最简分式表示)。
(4)工业上也可用甲烷催化法制取乙烯,只发生反应如下:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0,
①在恒容绝热的容器中进行上述反应,下列不能用来判断达到平衡状态的是___________
A.混合气体的平均相对分子质量不再改变
B.容器中压强不再改变
C.混合气体的密度不再改变
D.v(CH4)=v(H2)
②温度T时,向2L的恒容反应器中充入2molCH4,仅发生上述反应,反应过程中CH4的物质的量随时间变化如图所示:

实验测得v=kc2(CH4),v=kc(C2H4)×c2(H2),k、k为速率常数,只与温度有关,T温度时则___________(用含有x的代数式表示);当温度升高时,k增大m倍,k增大n倍,则m___________n(填“>”、“<”或“=”)。

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