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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷420
回答下列问题：
Ⅰ．工业上利用甲醇和水蒸气催化重整法可制备氢气。
(1)已知：反应1：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)∆H1=+90.0kJ·mol-1
反应2：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)∆H2=-41.0kJ·mol-1
则反应3：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)∆H3=___________kJ·mol-1
(2)以CuO-ZnO-Al2O3催化剂进行甲醇重整制氢时，固定其它条件不变，改变水、甲醇的物质的量比，甲醇平衡转化率及CO选择性的影响如图1所示。[CO选择性=]
   
①当水、甲醇比大于0.8时，CO选择性下降的原因是___________。
②当水、甲醇比一定时，温度升高，CO选择性有所上升，可能原因是___________。
(3)在t℃下，在1L密闭容器中，当投入的CH3OH和H2O均为1mol时，甲醇平衡转化率为80%、CO选择性为60%，则c(CO)=___________mol·L-1。
Ⅱ．用CO2和H2可以合成甲醇。其主要反应为
反应ⅠCO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
反应ⅡCO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)
在恒容密闭容器内，充入1molCO2和3molH2，测得平衡时CO2转化率，CO和CH3OH选择性随温度变化如图2所示[选择性]。
   
(4)270℃时主要发生的反应是___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(5)以下温度中，甲醇产率最高的是___________。
A．210℃B．230℃C．250℃D．270℃
(6)在不改变投料的情况下，既能加快反应速率，又能提高CH3OH产率的方法有___________(填一种方法即可)。
22-23高一下·江苏南京·期末
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知识点：盖斯定律与热化学方程式化学平衡图像分析化学反应条件的控制及优化化学平衡常数的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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火箭使用液态偏：二甲肼(C2H8N2)和N2O4作推进剂，反应为：C2H8N2+2N2O4=2CO2↑+4H2O↑+3N2↑。请回答下列问题：
(1)一定条件下，已知：
①C2H8N2(l)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)+N2(g) △H1=-akJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=+bkJ/mol
③2NO(g)+O2(g)=N2O4(l) △H2=-ckJ/mol
则C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)△H=_______kJ/mol。
(2)废气中的CO2工业上可以和H2反应制取气态甲醇和水蒸气[CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1]，一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ、反应Ⅱ与反应Ⅲ，测得5min时CO2的转化率随温度变化如图1所示：

①活化能最大的是反应_______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②T4温度下，反应Ⅱ在0~5min内平均反应速率v(H2)=_______。
③同一物质b点对应的正反应速率v(正)_______(填“>”“<”或“=”)c点对应逆反应速率v(逆)。
(3)向另一恒容密闭容器中按CO2和H2物质的量1：3投料，总物质的量为amol，在有催化剂的密闭容器中进行以下反应：
主反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ·mol-1
测得CO2平衡转化率、CH3OH和CO选择性[转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比，如：CH3OH选择性=]随温度、压强变化情况分别如图2、图3所示：

①如图240℃以上，随着温度升高，CO2的平衡转化率增大，而CH3OH的选择性降低。分析其原因：_______。
②如图3，压强大小关系：p1_______(填“>”“<”或“=”)p3，温度T1时，三条曲线几乎交于一点，分析其原因：_______。
③250℃时，在体积为VL的容器中，主反应和副反应均达到化学平衡，CO2转化率为25%，CH3OH和CO选择性均为50%，则该温度下副反应的平衡常数为_______。
利用含CO2的工业废气为碳源合成甲醇(CH3OH)，既可减少碳排放，又为甲醇的合成提供一条绿色新途径。其中主要反应为：
主反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-48.9kJ•mol-1
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•mol-1
回答下列问题：
(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的反应热△H=_____kJ•mol-1。
(2)在553K，恒容下进行反应，测得反应物投料比n(H2)：n(CO2)对CO2平衡转化率的影响如图1所示。随着投料比的增大，CO2转化率增大的原因为_____。

(3)其他条件不变时，测得单位时间内甲醇产率随反应温度的变化如图2所示，请解释温度低于520K时，甲醇产率的变化原因______。

(4)除改变投料比、温度外，能提高甲醇平衡产率的方法还有_____(任写一种)。
(5)不同催化剂对CO2合成甲醇反应的影响如表所示：
催化剂种类催化剂组成单位时间内甲醇产量甲醇选择性/%
ACuO/ZnO/Al2O37840
BCuO/ZnO/ZrO29688
CCuO/ZnO/ZrO2/MnO213891

①结合表中数据，选择催化剂______(填标号)的效果最好。
②经研究发现，某催化剂能使上述合成只发生主反应。某温度下，往2L恒容容器中充入1molCO2、3molH2进行主反应，测得平衡时容器内c(CH3OH)=0.3mol/L，计算该温度下平衡常数K=_____(结果保留整数)。若维持其他条件不变，改为在2L恒容绝热容器中发生反应，则甲醇的平衡产率将_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
工业上用CO2、CO和H2在催化剂下制取甲烷、甲醇、乙烯等有重要的意义。
(1)已知 ①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-572kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ•mol-1 CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H=a kJ•mol-1
则a=___________
(2)①利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在体积为2 L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是___________

A．该反应的ΔH<0，且p1<p2
B．若p1时最初充入1 mol CO，经过5 min达到B点的平衡状态，此段时间v(CH3OH)=1.75 mol·L-1·min-1
C．在C点时，CO转化率为75%
D．A、B、C、D的平衡常数大小关系：A=B>C>D
②CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)；反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
控制CO2和H2初始投料比为1∶3时，温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图一所示。
a.反应Ⅰ自发进行的条件是___________(选填“高温”或“低温”)
b.由图可知温度升高CO的产率上升，其主要原因可能是___________。
c.由图可知获取CH3OH最适宜的温度是___________。   


(3)以CO2为原料催化加氢合成低碳烯烃的反应方程式：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。在常压下，FeCoMnK/BeO 作催化剂，按n(CO2)∶n(H2)=1∶3(总物质的量为4a mol)的投料比充入密闭容器中发生反应，测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率影响情况如图二所示。
①250 ℃下，上述反应达到平衡时容器体积为V L，则此温度下该反应的平衡常数为___________(用含a、V的代数式表示)。
②反应开始时在0.1 MPa条件下，以n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比充入体积固定的密闭容器中，发生反应：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量分数如图三所示。

若氢气和二氧化碳的物质的量之比为n∶1(n≥3)进行投料，温度控制为120 ℃，相应平衡体系中乙烯的产率为x，在图四中绘制x随n(n≥3)变化的示意图___________ (标出曲线的起点坐标)。

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