解答题-原理综合题 较难0.4 引用4 组卷477
甲烷除做燃料外，还可用于化工合成及其他应用。
(1)
可用于消除氮氧化物，反应原理如下：
_______ kJ/mol
(2)可用于生产甲醇，传统反应分两个阶段，原理为(ⅰ)
，(ⅱ)
，过程中可能发生的副反应为_______ ；某条件下按
进行反应(ⅰ)，各物质的量随时间变化如图，其中表示
和CO的曲线分别为_______ 。
，(ⅱ)
；某温度下，向2L恒容密闭容器中充入3mol 
和3mol 
发生反应，各物质的量变化如下表；
_______ mol，0～
时刻用表示反应(ⅰ)的平均反应速率为_______ mol/(L·min)(用含的式子表示)，该温度下反应(ⅰ)的平衡常数为_______ 。
(4)科学家研究发现在一种特殊催化剂作用下，水可促进、
高选择性的直接合成
，其中部分反应机理如图所示。
在氧化合成甲醇过程中的作用是_______ ，决定反应进行的最大能垒(活化能)为_______ kJ/mol，该步骤的化学方程式为_______ ；在催化剂表面，和更容易被吸附的是_______ 。
(1)
可用于消除氮氧化物，反应原理如下： (2)
可用于生产甲醇，传统反应分两个阶段，原理为(ⅰ)，(ⅱ)，过程中可能发生的副反应为进行反应(ⅰ)，各物质的量随时间变化如图，其中表示和CO的曲线分别为
，(ⅱ)；某温度下，向2L恒容密闭容器中充入3mol 和3mol 发生反应，各物质的量变化如下表；t/min n/mol | 0 |  | |  |  |
| 3 | 2 | 1.5 | 0.5 | |
| 3 | 2 | 1.5 | 0.5 | |
| CO | 0 | 3 | |||
| 0 |  | 0.5 | 1 | |
| 0 | 0.75 |  | 2 |
时刻用表示反应(ⅰ)的平均反应速率为的式子表示)，该温度下反应(ⅰ)的平衡常数为(4)科学家研究发现在一种特殊催化剂作用下，水可促进
、高选择性的直接合成，其中部分反应机理如图所示。
在氧化合成甲醇过程中的作用是和更容易被吸附的是22-23高三下·湖北武汉·阶段练习
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合理利用燃料废气中的CO2，是实现“碳中和”的途径之一、以CO2为原料可以合成多种化工产品。
(1)通过反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=—74 kJ·mol-1制取甲醇，已知：298K时，部分物质的相对能量如表所示：
则CH3OH(g)的相对能量为 _______ kJ·mol-1，由此可推算出反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的 △H2_______ △H1，(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)在催化剂作用下CO2和H2合成甲酸，CO2(g) + H2(g)HCOOH(g) △H=—30.9kJ·mol-1，生产中通过测定刚性容器内压强变化了解反应进程。323 K时，CO2(g)、H2(g)按物质的量1：1投料，容器内压强随时间变化如表所示：
反应进行至20 min时CO2的分压P(CO2)为_______ MPa(用含P0的式子表示，下同)，用气体分压表示的平衡常数Kp=_______ MPa-1.研究表明，该反应的速率可表示为v=k·P(CO2)·P(H2)(k为常数)，则反应在20min时v值为_______ ；除压强外，通过测定_______ (填字母)也能判断反应是否达到平衡。
A．气体密度 B．气体的平均摩尔质量
C．CO2与HCOOH的物质的量之比 D．CO2与H2的质量之比
(3)以CO2和H2合成二甲醚(CH3OCH3)涉及到以下反应：
I. CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) △H1<0
II. 2 CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g) △H2<0
III. CO2(g)+ H2(g)CO(g) + H2O(g) △H3>0
在压强和投料比一定的条件下，发生反应I、II、III实验测得平衡时CO2转化率和CH3OCH3的选择性[CH3OCH3的选择性=
]随温度变化如图所示。
图中曲线①随温度升高而下降的原因是_______ ，工业生产一般选择在3MPa下进行的原因是_______ 。
(1)通过反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=—74 kJ·mol-1制取甲醇，已知：298K时，部分物质的相对能量如表所示：| 物质 | CO2(g) | H2(g) | H2O(g) | CO(g) |
| 相对能量/(kJ· mol-1) | —393 | 0 | —242 | —110 |
CH3OH(g)的 △H2(2)在催化剂作用下CO2和H2合成甲酸，CO2(g) + H2(g)
HCOOH(g) △H=—30.9kJ·mol-1，生产中通过测定刚性容器内压强变化了解反应进程。323 K时，CO2(g)、H2(g)按物质的量1：1投料，容器内压强随时间变化如表所示：| 时间/ min | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| 压强/MPa | P0 | 0.75 P0 | 0.67 P0 | 0.65 P0 | 0.65 P0 | 0.65 P0 |
A．气体密度 B．气体的平均摩尔质量
C．CO2与HCOOH的物质的量之比 D．CO2与H2的质量之比
(3)以CO2和H2合成二甲醚(CH3OCH3)涉及到以下反应：
I. CO2(g)+ 3H2(g)
CH3OH(g) + H2O(g) △H1<0II. 2 CH3OH(g)
CH3OCH3(g) + H2O(g) △H2<0 III. CO2(g)+ H2(g)
CO(g) + H2O(g) △H3>0在压强和投料比一定的条件下，发生反应I、II、III实验测得平衡时CO2转化率和CH3OCH3的选择性[CH3OCH3的选择性=
]随温度变化如图所示。图中曲线①随温度升高而下降的原因是
丙烯是最重要的基础化工原料之一，丙烯广泛用于合成聚丙烯、丙烯醛、丙烯酸等工业领域。回答下列问题：
(1)利用以下键能数据，计算丙烷直接催化脱氢制备丙烯的反应：CH3CH2CH3(g)
CH3CH=CH2(g)+H2(g) ΔH=______ kJ/mol。
(2)T1℃时，将lmolCH3CH2CH3(g)充入某刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生直接脱氢反应，压强随时间的变化关系如图所示：
①计算0~60min之间，H2分压的平均变化率为______ kPa/min。
②T1℃时，该反应的平衡常数Kp=______ kPa(分压=总压×物质的量分数)
(3)CO2是一种温和的氧化剂。研究发现CO2氧化丙烷脱氢的反应机理有两种：
①“一步法”：CO2与C3H8催化作用下反应机理如图所示：
写出CO2与C3H8反应的总化学方程式______ 。
②“二步法”：丙烷分子先脱氢生成丙烯和氢气，再发生CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ/mol。
③研究直接催化脱氢与在0.1MPa，
=5：1的条件“一步法”、“两步法”三种机理在不同温度下丙烷的平衡转化率如图所示：
图中表示催化脱氢的曲线是______ ，“两步法”中CO2的引入对丙烷转化率的影响及原因是______ ；有人提出加入适量氧气，氯化丙烷脱氢制丙烯，从产率角度分析，通入氧气作为氧化剂的方法的缺点是______ 。
(1)利用以下键能数据，计算丙烷直接催化脱氢制备丙烯的反应：CH3CH2CH3(g)
CH3CH=CH2(g)+H2(g) ΔH=| 化学键 | C－C | C－H | C=C | H－H |
| 键能(kJ/mol) | 347.7 | 413.4 | 615 | 436 |
(2)T1℃时，将lmolCH3CH2CH3(g)充入某刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生直接脱氢反应，压强随时间的变化关系如图所示：
①计算0~60min之间，H2分压的平均变化率为
②T1℃时，该反应的平衡常数Kp=
(3)CO2是一种温和的氧化剂。研究发现CO2氧化丙烷脱氢的反应机理有两种：
①“一步法”：CO2与C3H8催化作用下反应机理如图所示：
写出CO2与C3H8反应的总化学方程式
②“二步法”：丙烷分子先脱氢生成丙烯和氢气，再发生CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ/mol。③研究直接催化脱氢与在0.1MPa，
=5：1的条件“一步法”、“两步法”三种机理在不同温度下丙烷的平衡转化率如图所示： 图中表示催化脱氢的曲线是
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