试题详情
解答题-原理综合题 困难0.15 引用1 组卷522
低碳烯烃是基础有机化工原料,工业上可利用合成气直接或间接制取。主要反应方程式如下。
间接制取低碳烯烃:CO(g)+2H2(g)CH3OH(l) H1=-116kJ•mol-1
2CH3OH(l) C2H4(g)+2H2O(l) H2=-35kJ•mol-1
直接制取低碳烯烃:2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g) H3
回答下列问题:
(1)已知H2O(g) H2O(l) H=-44kJ•mol-1,则H3=______kJ/mol。
(2)将N2、CO和H2以体积比为1:1:2充入密闭容器中直接制取乙烯,CO的平衡转化率与温度的关系如图1所示,则P1______P2(填“>”“<”或“=”),M点的正反应速率______N点的逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。在500K,压强为P1的条件下,该反应的Kp=______(列出计算式)。
   
(3)已知反应空速是指一定条件下,单位时间单位体积(或质量)催化剂处理的气体量。在常压、450℃,n(CO):n(H2)为1:2的条件下,利用合成气直接制取乙烯。反应空速对CO转化率和乙烯选择性[选择性=×100%]的影响如图2所示。随着反应空速的增加,乙烯的选择性先升高后降低的原因是______
   
(4)利用合成气制取低碳烯烃时,需使合成气吸附在催化剂表面的活性位点上。研究发现催化剂晶体的颗粒越小,催化效果越好,其理由是______
(5)Ga2O3是工业上利用合成气制低碳烯烃的催化剂,其晶体结构单元如图3所示(O2-之间紧密堆积,Ga3+位于O2-形成的空隙中且未画出),其中O2-半径为anm,晶体结构单元的高为bnm。已知阿伏加德罗常数的值为NA,则Ga2O3晶体的摩尔体积Vm=______m3/mol。
   
2023·湖北武汉·模拟预测
知识点:盖斯定律与热化学方程式化学平衡常数的有关计算与转化率变化有关图像的分析晶胞的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
类题推荐
近年来利用限域催化原理高选择性地将合成气直接制乙烯、丙烯等低碳烯烃工业,因具有流程短、能耗和煤耗低的优势,是目前煤制烯烃过程的一个研究热点。请回答下列问题:
(1)已知合成气制乙烯的热化学方程式为:2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g) ΔH = –231 kJ/mol
已知相关化学键的键能如下表所示,则表中的x=___________
化学键C≡OHHHOC=CCH
键能/ KJ•mol-1x436465615413
(2)新型Fe基复合催化剂高效抑制CO2生成,实现水煤气直接制取烯烃,原理如图所示。下列说法正确的是
A.该方法主要利用了催化剂改变反应活化能
B.水煤气制取乙烯的反应中有极性键、非极性键的断裂和生成
C.CO2分子和与乙烯分子空间构型相同
D.与传统方法相比,该方法中反应的焓变小,产率高
(3)在容积为1 L的密闭容器中以2∶1充入H2和 CO,在一定条件下发生反应:2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g) ΔH = –231 kJ/mol,CO的平衡转化率与温度的关系如图所示。

比较:P1___________P2,M点的正反应速率___________N点的逆反应速率。(填“>”“<”或“=”)
(4)某温度下,往体积为1 L的刚性容器中加入1 mol CO、2mol H2,在催化剂的作用下发生如下两个反应:
Ⅰ. 2CO(g)+4H2(g) C2H4(g)+2H2O(g);
Ⅱ. 3CO(g)+6H2(g) C3H6(g)+3H2O(g)
达到平衡时C2H4的体积分数为,CO的转化率为80%,则C2H4的选择性为___________。()。反应Ⅰ的平衡常数K=___________
(5)在常压、450℃、H2∶CO为2∶1的条件下,反应空速对CO转化率和乙烯选择性的影响如下图所示。已知:反应空速是指一定条件下,单位时间单位体积催化剂处理的气体量。

分析随着反应空速的增加,乙烯的选择性先升高后降低的原因是___________
(6)在常压、H2:CO为2:1的条件下,经过相同反应时间(未达平衡)测得如下实验数据:
T(℃)催化剂CO转化率(%)乙烯选择性(%)
450Fe-Mo-cat23.546.3
450Fe基复合催化剂33.826.8
450碳纳米管限域催化43.558.2
表中数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO转化为乙烯的选择性有显著的影响,其原因是______
CO2的综合利用是解决温室效应问题的有效途径。
I.CO2转化成有机物实现碳循环。
C2H4(g)+H2O(l)=C2H5OH(l) H1=-44.2kJ•mol-1
2CO2(g)+2H2O(l)=C2H4(g)+3O2(g) H2=+1411.0kJ•mol-1
(1)2CO2(g)+3H2O(l)=C2H5OH(l)+3O2(g)H3=___
II.CO2催化加氢合成乙烯。
(2)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)=__。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C2H4)__(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)在某铁系催化剂催化下,温度、氢碳比[=x]对CO2平衡转化率的影响以及温度对催化效率影响如图所示。

①下列有关说法正确的是__(填字母)。
A.为提高CO2的平衡转化率,工业生产中应在尽可能低的温度下合成乙烯
B.增大氢碳比,可以提高CO2的平衡转化率
C.温度低于300℃时,随温度升高乙烯的平衡产率增大
D.平衡常数:K(M)>K(N)
②在总压为2.1MPa的恒压条件下,M点时,CO2的平衡转化率为,则该条件下用平衡体系中各气体分压表示的平衡常数(Kp)的计算式(只需列式)为Kp=_(各气体分压=平衡体系中各气体的体积分数×总压)
(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当__
III.CO2与水催化氢化制甲烷。

(5)HCOOH是CO2转化为CH4的中间体:CO2HCOOHCH4。当镍粉用量增加10倍后,甲酸的产量迅速减少,则当增加镍粉用量时,CO2镍催化氢化制甲烷的两步反应中反应速率增加较大的一步是__(填“I”或“Ⅱ”)。

组卷网是一个信息分享及获取的平台,不能确保所有知识产权权属清晰,如您发现相关试题侵犯您的合法权益,请联系组卷网