解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷101
在“碳达峰、碳中和”的目标引领下,对减少二氧化碳排放的相关技术研究正成为世界各国的前沿发展方向。回答下列问题:
(1)利用CH4-CO2干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用,还可以缓解温室效应对环境的影响。
①该反应一般认为其机理如下:
I.CH4(g)=C(ads)+2H2(g)
Ⅱ.C(ads)+CO2(g)=2CO(g)
上述反应中C( ads)为吸附活性炭,反应历程的能量变化如图所示:
①反应I是___________ (填“ 慢反应”或“快反应”),定速反应为___________ (填“I”或“Ⅱ”),CH4-CO2干重整反应的热化学方程式为___________ 。(选取图中E1、E2、E3、E4、E5表示反应热)。
②在恒压条件下,等物质的量的CH4(g)和CO2(g)发生干重整反应时,各物质的平衡转化率随温度变化如图2所示。已知在干重整中还发生了副反应:H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g) ΔH> 0,则表示CO2平衡转化率的是曲线___________ (填“ A”或“B") ,判断的依据是___________ 。
③在恒压p 、800 K条件下,在密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g) ,若曲线A对应物质的平衡转化率为40%,曲线B对应物质的平衡转化率为20%,平衡时容器体积为2L,则以上反应中n(H2):n(H2O)=___________ 。
(2)二氧化碳电还原反应提供了一种生产乙醇的方法,已知反应过程中在三种不同催化剂表面(Cu、C/Cu、N-C/Cu)的某个基元反应的能量变化如图所示(IS表示始态,TS表示过渡态,FS表示终态, *表示催化剂活性中心原子)。科学家研究发现铜表面涂覆一层氮掺杂的碳(N-C)可以提高乙醇的选择性,其原因可能是___________ 。
(1)利用CH4-CO2干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用,还可以缓解温室效应对环境的影响。
①该反应一般认为其机理如下:
I.CH4(g)=C(ads)+2H2(g)
Ⅱ.C(ads)+CO2(g)=2CO(g)
上述反应中C( ads)为吸附活性炭,反应历程的能量变化如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/6/3e35f0cb-be61-4793-86fd-50e5cb0024fb.png?resizew=242)
①反应I是
②在恒压条件下,等物质的量的CH4(g)和CO2(g)发生干重整反应时,各物质的平衡转化率随温度变化如图2所示。已知在干重整中还发生了副反应:H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g) ΔH> 0,则表示CO2平衡转化率的是曲线
③在恒压p 、800 K条件下,在密闭容器中充入等物质的量的CH4(g)和CO2(g) ,若曲线A对应物质的平衡转化率为40%,曲线B对应物质的平衡转化率为20%,平衡时容器体积为2L,则以上反应中n(H2):n(H2O)=
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/6/1b4fb139-8b07-43e8-b05f-ef2d3de0fce8.png?resizew=129)
(2)二氧化碳电还原反应提供了一种生产乙醇的方法,已知反应过程中在三种不同催化剂表面(Cu、C/Cu、N-C/Cu)的某个基元反应的能量变化如图所示(IS表示始态,TS表示过渡态,FS表示终态, *表示催化剂活性中心原子)。科学家研究发现铜表面涂覆一层氮掺杂的碳(N-C)可以提高乙醇的选择性,其原因可能是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/7/6/89516304-f4cd-4564-aeff-967a2b080289.png?resizew=216)
2023·海南海口·二模
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利用方法,回答下列问题。
I.以
作催化剂,采用“
催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。反应历程如下:
i.催化剂活化:
(无活性)
(有活性);
ii.
与
在活化的催化剂表面同时发生如下反应:
①主反应:
,
②副反应:
。
(1)某温度下,在恒容反应器中,能说明反应①达到平衡状态的是_______(填序号)。
(2)a.
选择性随气体流速增大而升高的原因可能是_______ 。(已知:
选择性
)
b.某温度下,
与
的混合气体以不同流速通过恒容反应器。气体流速增大可减少产物中
的积累,从而减少催化剂的失活,请用化学方程式表示催化剂失活的原因:_______ 。
(3)反应①、②的
(K代表化学平衡常数)随
(温度的倒数)的变化如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/26/753b8a9a-c4da-46d7-a1b0-241288b36b36.png?resizew=272)
升高温度,反应
的化学平衡常数_______ (填“增大”或“减小”或“不变”)。
(4)恒温恒压密闭容器中,加入2mol
和4mol
,只发生反应①和反应②,初始压强为
。
a.在230℃以上,升高温度
的平衡转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是_______ 。
b.在300℃发生反应,反应达平衡时,
的转化率为50%,容器体积减小20%。则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=_______ (保留两位有效数字)。
II.利用干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用,还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现:
i.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9b3467cf8a1c0f150623e4a12297cc5f.svg)
ii.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cdc5120170e4a0e661b1439e02b8c342.svg)
上述反应中
为吸附活性炭,反应历程的能量变化如图1所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/26/f92bb463-aba9-4c51-8056-2b229dddb818.png?resizew=325)
(5)
干重整反应的速率由决定_______ (填“反应i”或“反应ⅱ”),
干重整反应的热化方程式为_______ 。(选取图1中
、
、
表示反应热)。
I.以
i.催化剂活化:
ii.
①主反应:
②副反应:
(1)某温度下,在恒容反应器中,能说明反应①达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.分别用 |
B.混合气体的平均摩尔质量不变 |
C.混合气体的密度不变 |
D. |
b.某温度下,
(3)反应①、②的
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/26/753b8a9a-c4da-46d7-a1b0-241288b36b36.png?resizew=272)
升高温度,反应
(4)恒温恒压密闭容器中,加入2mol
a.在230℃以上,升高温度
b.在300℃发生反应,反应达平衡时,
II.利用干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用,还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现:
i.
ii.
上述反应中
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/26/f92bb463-aba9-4c51-8056-2b229dddb818.png?resizew=325)
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