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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷115
利用CO2可合成烷烃、烯烃、醇等系列重要化工原料。制备甲烷CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-252.9 kJ·mol-1。回答下列有关问题:
(1)该反应的ΔG(ΔG=ΔH-TΔS)与温度的关系如图所示。

①要使该反应能顺利发生,理论上温度不高于_______
②在恒温、恒容容器中进行该反应,下列不能说明反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A.CO2和H2的转化率之比不再变化
B.混合气体的平均摩尔质量不再变化
C.容器内的压强不再变化
D.v=4v
(2)选择合适催化剂,在密闭容器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4充入反应物,反应结果如图所示。

①若N点压强为1 MPa,则平衡常数Kp(N)=_______,P点与N点的平衡常数K(P)_______(填“>”“<”或“=”)K(N)。
②若无催化剂,N点平衡转化率是否可能降至R点?说明理由。答:_______
2022高二·上海·专题练习
知识点:催化剂对化学反应速率的影响化学平衡状态的判断方法化学平衡常数的有关计算反应进行方向判据的应用 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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利用CO2可合成烷烃、烯烃、醇、甲酸等系列重要化工原料。回答下列有关问题:
I.制备甲烷CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H=-252.9kJ•mol-1
(1)在恒温、恒容容器中进行该反应,下列不能说明反应达到平衡状态的是___
A.CO2和H2的转化率之比不再变化
B.混合气体的平均摩尔质量不再变化
C.容器内的压强不再变化
D.4v(H2)=v(CH4)
(2)选择合适催化剂,在密闭容器中按n(CO2):n(H2)=1:4充入反应物,反应结果如图1所示。

①若N点压强为1MPa,则平衡常数Kp(N)=___,P点与N点的平衡常数K(P)___K(N)(填“>”、<”或“=”)。
②若无催化剂,N点平衡转化率是否可能降至R点?说明理由。答:___
II.制备甲醇:
主反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-58kJ•mol-1
副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=-41kJ•mol-1
(3)向恒容容器中充入amolCO2和3amolH2,在催化剂存在的条件下进行反应,测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如图2所示。

已知:CH3OH选择性=
①CH3OH选择性随温度升高而下降的原因是___(写一条)。
②有利于提高CH3OH选择性的反应条件是__
A.高温高压        B.低温低压        C.高温低压        D.低温高压
Ⅲ.电解法转化CO2可实现CO2资源化利用,电解CO2制HCOOH的原理示意图如图3。

(4)a、b表示CO2进气管,其中___(填“a”或“b”)管是不需要的。
(5)写出阴极的电极反应式:___
(6)电解一段时间后,若两侧电极液中K+的物质的量相差0.04mol,则阳极产生的气体在标准状况下的总体积为___L(假设产生的气体全部逸出)。
利用可合成烷烃、烯烃、醇、甲酸等系列重要化工原料。回答下列有关问题:
Ⅰ.制备甲烷
已知:的燃烧热为的燃烧热为
(1)_______,该反应在_______(填“低温”、“高温”或“任意温度”)下自发。
(2)在恒温、恒容容器中按充入反应物进行该反应,下列不能说明反应达到平衡状态的是_______。
A.的转化率之比不再变化B.混合气体的平均摩尔质量不再变化
C.容器内的压强不再变化D.
(3)选择合适催化剂,在体积为VL的恒容容器中按充入反应物,反应结果如下图所示。

①计算平衡常数K(N)=_______
②若无催化剂,N点平衡转化率是否可能降至R点_______,说明理由_______
(4)选择合适催化剂,在相同温度下,分别在恒容容器Ⅰ和恒压容器Ⅱ中充入,起始容器体积相同,反应至平衡,在下图中画出两容器内反应至平衡混合气体平均摩尔质量随时间的变化曲线示意图_______

Ⅱ.甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:



一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。

(5)温度为470K时,图中P点_______(填“处于”或“不处于”)平衡状态,490K之后,甲醇的产率随温度的升高而减小的可能原因除了升高温度使反应①平衡逆向移动以外,还有_______
(6)一定能提高甲醇产率的措施是_______
A.增大压强       B.升高温度       C.加入大量催化剂
回答下列问题
(1)一定温度下,在密闭容器中充入1molN2和3molH2发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。若容器容积恒定,达到平衡状态时,气体的总物质的量是原来的,则N2的转化率a1=_______
(2)对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(P1、P2)下温度变化的曲线(如图)。

①比较P1、P2的大小关系:P1_______P2(填“>”、“<”或“=”)。
②该反应的平衡常数K的表达式为_______,随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是_______。(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高NO转化率的是_______。(填写相应字母)
A.使用高效催化剂
B.保持容器体积不变加入惰性气体
C.保持容器体积不变加入O2
D.降低温度
E.压缩容器体积
(3)已知同温同压下,下列反应的焓变和平衡常数分别表示为
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH1=-197kJ·mol-1 K1=a
②2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH2=-144kJ·mol-1 K2=b
③NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH3=mkJ·mol-1 K3=c
则m的数值为_______,c与a、b之间的关系为_______
(4)目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积为2L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,在相同温度、容积不变的条件下,能说明该反应已达平衡状态的是_______(填序号)。
A.CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度均不再变化
B.v生成(CH3OH)=v消耗(CO2)
C.n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1∶1∶1
D.容器中混合气体的密度保持不变
E.H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3∶1

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