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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷57
CO、CO2对环境都会产生一定危害,但它们也是重要的化工原料,工业上利用CO、CO2催化加氢制取甲醇,主要发生以下反应:反应I:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
(1)一定温度、压强下,由稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质的摩尔生成焓。稳定单质的摩尔生成焓为0.已知CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的摩尔生成焓分别为-395kJ/mol、-201 kJ/mol、-242 kJ/mol,则在该条件下ΔH2=___________
(2)在体系总压恒定为10kPa的密闭容器中,通入 3mol CO2和5mol H2发生反应Ⅱ,反应达平衡时,CO2转化率为50%,该温度下的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度,平衡分压=总压×体积分数)。平衡后再充入2.5molCO2和2.5molH2O(g),此时v_______v(填“>”“<”或“=”)。
(3)利用反应Ⅰ和Ⅱ合成CH3OH,若氢碳比表示为f=,则理论上f=___________时,原料气的利用率最高。
(4)某实验小组研究T1、T2时CO与CO2间的转化,在密闭容器中发生反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0,实验初始时体系中的c(CO)=c(H2O)、c (H2)=c(CO2),则平衡时lgc(CO)和lgc(H2)的关系如图所示。
   
①根据图像判断:T1___________T2 (填“>”“<”或“=”),T1时的平衡常数Kc=___________
②由平衡状态a到b,改变的条件是___________
(5)利用图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO(电解质溶液为稀硫酸),
   
①该装置工作时,N电极的电极反应式为___________
②导线中通过2mol电子后,假定体积不变,M极电解质溶液的pH___________(填“增大”、“减小”或“不变”),N极电解质溶液质量的变化Δm=___________g。
22-23高二下·辽宁朝阳·阶段练习
知识点:根据△H=生成物的总能量之和-反应物的总能量之和进行计算化学平衡图像分析化学平衡常数的有关计算原电池原理 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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根据下列有关天然气的研究和应用回答问题: 
(l)在一定温度和压强下,由最稳定单质生成lmol化合物的焓变称为该物质的摩尔生成焓。根据此定义,稳定单质的摩尔生成焓为0,某些化合物的摩尔生成焓如下表所示: 
化合物CO2CH4CO
摩尔生成焓(kJ·mol-1-395-74.9-110.4

CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为______________________
(2)若上述反应分Ⅰ、Ⅱ两步进行,其能量曲线如图所示。则总反应的反应速率取决于反应_______(填“I”或“Ⅱ”)。

(3)一定温度下反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的平衡常数表达式Kp= __________(用平衡分压p代替平衡浓度表示)
(4)在压强为p1、p2、p3的三个恒压密闭容器中分别通入1.0molCH4(g)与1.0mol CO2(g ), 发生反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g).测得平衡时CH4的体积分数与温度、压强的关系如图所示。

① a点时CH 4的转化率为___________________________
② 压强p 1、p 2、p 3由大到小的顺序为________________,判断理由是______________________。温度为T l℃、压强为P 3时,b点处v(正)   ________v(逆)(填“<”、“>”或“="”)
(5)某种燃料电池以熔融碳酸钠、碳酸钾为电解质,其工作原理如图所示,该电池负极的电极反应式为_____________________________________________.若电极B附近通入1m 3空气(假设空气中O 2的体积分数为20% )并完全反应,理论上可消耗相同条件下CH 4的体积为_______m3
为实现“碳达峰”、“碳中和”目标,可将CO2催化加氢制甲醇。该反应体系中涉及以下两个主要反应:
反应I:             H1<0
反应II:             H2>0
(1)已知101kPa和298K时一些物质的标准摩尔生成热(在101kPa和一定温度下,由最稳定单质生成1mol纯物质的热效应,称为该物质的标准摩尔生成热)数据如表所示:
物质H2(g)CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)

0

-393.5

-201

-241.8
则反应I的_______
(2)在密闭容器中上述反应混合体系建立平衡后,下列说法正确的是_______。
A.增大压强,CO的浓度一定保持不变
B.降低温度,反应II的逆反应速率增大,正反应速率减小
C.增大 CH3OH的浓度,反应II的平衡向正反应方向移动
D.恒温恒压下充入气,反应I的平衡向逆反应方向移动
(3)向容器中加入1mol CO2、1mol H2,维持压强100kpa发生反应,CO2和H2的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。

①曲线_______(填“L1”或“L2”)表示CO2的平衡转化率。
②温度高于T2K后曲线L2随温度升高而降低的原因为_______
③T1K下反应达到平衡时,H2O(g)的物质的量为_______mol,反应I的标准平衡常数_______(保留1位小数)。(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)。
(4)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料,装置如图:

①铜电极上产生CH4的电极反应式为_______
②5.6L(标准状况下) CO2通入铜电极,若只生成CO和CH4,此时铜极区溶液增重5.4g,则生成CO和CH4的体积比为_______
CO2和CH4是两种主要的温室气体。以CH4和CO2为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向,回答下列问题。
(1)研究表明CO2和H2在催化剂存在下可发生反应生成CH3OH。
已知:①CH3OH(g) + 3/2 O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l) ∆H1= a kJ/mol②H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ∆H2= b kJ/mol ③H2O(g) = H2O(l) ∆H3= c kJ/mol,则CO2和H2反应生成CH3OH和水蒸气的热化学方程式为_____
(2)用Cu2Al2O4作催化剂制备乙酸。已知:CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g) ∆H2=akJ/mol。
①各物质相对能量大小如图所示,则a=___

   


②该反应的速率方程可表示为:v(正)=kc(CO2)c(CH4)和v(逆)=kc(CH3COOH),k和k在一定温度时为常数,分别称作正,逆反应速率常数,请写出用k,k表示的平衡常数的表达式K=___
(3)将CO2和CH4在一定条件下反应可制得工业合成气,在1 L 密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度为1.0 mol/L,在一定条件下发生反应:CH4(g) + CO2(g) ⇌ 2CO(g) + 2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示:

   


则:
①压强P1,P2,P3,P4由大到小的关系为___
②对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp),如果P4=2 MPa,求x点的平衡常数Kp=_____(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
③下列措施中能使平衡体系中c(CO)/c(CO2)减小的是__
A.升高温度                                               B.增大压强
C.保持温度、压强不变,充入He                 D.恒温、恒容,再充入1 mol CO2和1 mol CH4
(4)科学家还研究了其他转化温室气体的方法,利用下图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO(电解质溶液为稀硫酸),该装置工作时,N___极的电极反应式为______,若导线中通过电子为a mol,则M极电解质溶液中H+改变量为___mol,N极电解质溶液∆m=__g。

   

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