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解答题-原理综合题 适中0.65 引用5 组卷482
落实“双碳”目标,发展绿色能源,首先是对氢能源的开发利用。利用甲烷制氢是当前研究的热点。涉及的反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的活化能为,反应Ⅰ逆反应的活化能为_______。研究发现,以单一负载型催化反应Ⅰ时,反应Ⅰ的逆反应在催化剂表面存在两种活性中心,分别以“*”和“#”表示,在活性位“*”上发生吸附,在活性位“#”上被吸附的发生分解反应生成表面碳,表面碳再与结合生成,其催化反应机理的反应式如下:
ⅰ.        快速平衡
ⅱ.        慢反应
ⅲ.        快反应
ⅳ._______                 快反应
反应ⅳ的反应式为_______;反应Ⅰ逆反应的决速步骤是_______(填反应序号)。
(2)时,在某密闭容器中通入一定量的,加入金属镍做催化剂,在一定温度下发生上述反应。
①为提高的平衡转化率,除改变温度外,还可以采取的措施是_______
②恒温恒容条件下,起始时的浓度分别为,达平衡时的浓度分别为。达平衡时,的浓度是_______,反应Ⅰ的平衡常数K是_______。(用含a、b、c、d的代数式表示)
③在该温度下,反应Ⅲ的标准平衡常数_______。[已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应,其中为各组分的平衡分压]
(3)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对平衡体系中物质的量分数的影响如下图:

压强由大到小的顺序为_______,体系温度未达到时,物质的量分数几乎为0的原因是_______
22-23高三上·山东潍坊·期中
知识点:根据△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和进行计算影响化学反应速率的外因化学平衡的有关计算产物的物质的量与温度、压强的图像关系分析 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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甲烷是一种清洁、高效的能源。煤经过气化、变换、净化得到合成气(含有H2和CO等)的甲烷化技术是当前研究的热点。涉及的反应如下:
反应I:CO(g)+ 3H2(g)CH4(g) + H2O ΔH1 = - 206 kJ/mol
反应II: CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) ΔH2= -41 kJ/mol
反应III: CO2(g)+ 4H2(g)CH4(g) + 2H2O(g) ΔH3
(1)H3=_______kJ/mol。反应I在什么温度下能自发进行_______。 (填 “高温”或“低温”)
(2)在某密闭容器中通入一定量的CO和H2,加入金属镍做催化剂,在一定温度下发生上述反应。
①为提高CO和H2的平衡转化率,除改变温度外,还可以采取哪些措施_______
②恒温恒容条件下,起始时CO和H2的浓度分别为a mol·L-1和b mol·L-1,达平衡时CH4和CO2的浓度分别为c mol/L和d mol/L。
i.达平衡时,H2O的浓度是_______ mol·L-1
ii.反应I的平衡常数K是_______。 (用a、 b、c、d表示)
(3)Schested认为,以单一负载型 Ni催化反应I时,在催化剂表面存在两种活性中心,分别以“●”和“#”表示,在活性位“●”上发生CO吸附,在活性位“#”上被吸附的CO发生分解反应生成表面碳,表面碳再与H2结合生成CH4,其催化反应机理的反应式如下:
(i)CO+●CO快速平衡
(ii)CO+#O +C# 慢反应
(iii)C#+ 2H2CH4+# 快反应
(iV)_______                  快反应
写出反应(iV)的反应式_______;反应I的决速步骤是哪一步_______
(4)一种利用电化学方法生产甲烷的装置如图所示:

①写出阳极的电极反应式_______
②理论上每生成0.1 mol CH4,阳极室生成CO2的体积是_______升。 (标准状况下)
“碳中和”有利于全球气候改善,研发二氧化碳利用技术,降低二氧化碳排放已成为当前环境和能源领域的研究热点。
I.电催化转化为等物质可以实现二氧化碳的资源化利用。
(1)在酸性介质中电催化。转化为的工艺如图所示。

①电源的负极为___________(填“a”或“b”)。
②阴极上的电板反应式为___________
③已知催化剂表面生成的物质的量之比为,若完全转化,则电极上生成标准状况下氧气的体积为___________L。
II.重整是利用的研究热点之一、该重整反应体系主要涉及以下反应:
主反应:
副反应:
积碳反应:(只在高温下自发进行)
(2)已知25℃时,的燃烧热分别为,则___________
(3)在一定压强和催化剂的条件下,将等物质的量的通入重整反应器中,平衡时,的物质的量分数及转化率随温度变化的关系如下图所示。

①积碳反应中___________(填“大于”或“小于”)0。
②平衡时的物质的量分数随温度变化的曲线是___________
③温度高于后,曲线d超过曲线c的可能原因为___________
(4)设为相对压力平衡常数,在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度即可得相对压力平衡常数的表达式[气体的相对分压等于其分压(单位为)除以]。某温度下积碳反应的,在原料组成为、初始总压为的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时的分压为。则的平衡转化率为___________

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