解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷336
的资源化利用能有效减少排放，对碳循环经济技术的发展具有重要意义。Ⅰ.利用
和
制备合成气
，反应分两步进行：反应①
反应②
有关物质的相对能量与反应历程的变化如图a所示［
为吸附性活性炭］：
(1)总反应
能自发进行的条件为(2)研究表明，总反应速率由反应①决定，请结合图a与碰撞理论说明原因：
Ⅱ.工业上可利用
生产燃料甲醇。该过程发生下列反应：反应③
反应④
在
的恒压反应器中，按照
投料，测得体系中平衡时
和
的选择性[
，
]及的平衡转化率随温度的变化如图b所示。
(3)研究表明，原料气中掺入适量
能提高的产率，说明其可能的原因：(4)下列说法正确的是_______。
A．曲线Ⅰ代表 随温度变化 |
B．温度越低，越有利于工业生产 |
C．上述反应条件下， 的平衡转化率始终高于 的平衡转化率 |
| D．其他条件不变，增大压强能同时提高的平衡转化率和的平衡产率 |
(6)
的平衡产率随温度的变化曲线(标出B点坐标)2022·浙江·二模
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化学固定、催化活化循环利用的研究，备受重视。铜基催化剂上加氢合成甲醇是重要的利用途径。该工艺主要发生合成甲醇的反应I和逆水汽变换反应Ⅱ。
I.
，
Ⅱ.
，
Ⅲ：
已知甲醇的选择性
请回答：
(1)_______ ，反应Ⅲ自发进行的条件是_______ 。
(2)恒温恒容条件下，原料气(g)、(g)以物质的量浓度1：3投料时，控制合适条件(不考虑反应Ⅲ)，甲醇的选择性为50%。已知初始
，平衡转化率为50%，则该条件下
_______ 。
(3)以50Cu/45Zn/5Al为催化剂，催化剂表面金属能吸附、CO、分子，反应I和Ⅱ发生在催化剂表面的不同活性位点。在240℃、2MPa条件下，将原料气按照a、b、c、d四种方式以相同流速通过催化剂，测得各组分转化率(X)和选择性(S)如表1所示。另测得转化率、甲醇选择性与温度、原料气组成关系如图8、图9所示。
表1 催化剂性能与原料气组成的关系
①分析表1数据，推测随着原料气中掺杂CO体积分数的增大，转化率迅速降低、甲醇选择性急剧增大的原因_______ 。
②结合表1、图8、图9等有关知识，下列说法正确的是_______ 。
A.其他条件一定时，原料气中CO体积分数越大，生成甲醇越多
B.一定范围内升高温度利于与催化剂活性位点结合，可以提高的转化率
C.根据图9中的a线，推测温度对反应Ⅱ的速率影响比反应I大
D.增大流速，原料气与催化剂碰撞的机会多，甲醇产率一定增加
③请在图9中画出按照d投料时甲醇的选择性随温度变化的曲线_______ 。
的研究，备受重视。铜基催化剂上加氢合成甲醇是重要的利用途径。该工艺主要发生合成甲醇的反应I和逆水汽变换反应Ⅱ。I.
，Ⅱ.
，Ⅲ：
已知甲醇的选择性
请回答：
(1)
(2)恒温恒容条件下，原料气
(g)、(g)以物质的量浓度1：3投料时，控制合适条件(不考虑反应Ⅲ)，甲醇的选择性为50%。已知初始，平衡转化率为50%，则该条件下(3)以50Cu/45Zn/5Al为催化剂，催化剂表面金属能吸附
、CO、分子，反应I和Ⅱ发生在催化剂表面的不同活性位点。在240℃、2MPa条件下，将原料气按照a、b、c、d四种方式以相同流速通过催化剂，测得各组分转化率(X)和选择性(S)如表1所示。另测得转化率、甲醇选择性与温度、原料气组成关系如图8、图9所示。表1 催化剂性能与原料气组成的关系
原料气(体积分数) (%) |  |  |  |  |
| (a)16：0：84 | 18 | 0 | 43 | 56 |
| (b)16：0.6：83.4 | 12 | 0 | 61 | 38 |
| (c)16：2：82 | 11 | 0 | 89 | 11 |
| (d)16：4：80 | 9 | 6.0 | 99 | 0 |
转化率迅速降低、甲醇选择性急剧增大的原因②结合表1、图8、图9等有关知识，下列说法正确的是
A.其他条件一定时，原料气中CO体积分数越大，生成甲醇越多
B.一定范围内升高温度利于
与催化剂活性位点结合，可以提高的转化率C.根据图9中的a线，推测温度对反应Ⅱ的速率影响比反应I大
D.增大流速，原料气与催化剂碰撞的机会多，甲醇产率一定增加
③请在图9中画出按照d投料时甲醇的选择性随温度变化的曲线
我国明确提出2060年“碳中和”目标，意味着需要通过工艺改造、节能等措施减少在能源的产生、转换、消费过程中二氧化碳的排放。回答下列问题：
Ⅰ．利用CO2和CH4制备合成气(CO、H2)，该反应分两步进行。
反应①：CH4(g)
C(s)+2H2(g)
反应②：C(s)+CO2(g)2CO(g)
上述反应中C(s)为吸附性活性炭，有关物质的相对能量与反应历程的变化如图所示。2H2(g)+2CO(g)能自发进行的条件为___________ ；研究表明，总反应速率由反应①决定，请结合图1与碰撞理论说明原因：___________ 。
Ⅱ．将CO2催化还原，是目前处理CO2的重要方法。
ⅰ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0
ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(2)已知CO和H2的燃烧热分别为－283 kJ/mol和－285.8 kJ/mol， H2O(l)=H2O(g) ΔH3=+44 kJ/mol，则ΔH2=___________ kJ/mol。
(3)恒温恒容的密闭容器中，投入物质的量之比为1∶3的CO2和H2，发生反应ⅰ达到平衡。下列有关叙述正确的是___________(填字母)。
(4)在一定条件下，向1 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，发生反应ⅰ，测得在相同时间内，不同温度下H2的转化率如图所示，计算T2时反应ⅰ的平衡K=___________ (结果保留一位小数)。
Ⅰ．利用CO2和CH4制备合成气(CO、H2)，该反应分两步进行。
反应①：CH4(g)
C(s)+2H2(g)反应②：C(s)+CO2(g)
2CO(g)上述反应中C(s)为吸附性活性炭，有关物质的相对能量与反应历程的变化如图所示。
2H2(g)+2CO(g)能自发进行的条件为Ⅱ．将CO2催化还原，是目前处理CO2的重要方法。
ⅰ．CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0ⅱ．CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2(2)已知CO和H2的燃烧热分别为－283 kJ/mol和－285.8 kJ/mol， H2O(l)=H2O(g) ΔH3=+44 kJ/mol，则ΔH2=
(3)恒温恒容的密闭容器中，投入物质的量之比为1∶3的CO2和H2，发生反应ⅰ达到平衡。下列有关叙述正确的是___________(填字母)。
| A．升高温度，逆反应速率增加，平衡常数减小 |
| B．按相同比例再加入一定量的CO2和H2，CO2和H2的转化率同时增大 |
| C．加入合适的催化剂可提高CO2的平衡转化率 |
| D．其他条件不变，改为恒温恒压，可以提高平衡时CH3OH的百分含量 |
(4)在一定条件下，向1 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，发生反应ⅰ，测得在相同时间内，不同温度下H2的转化率如图所示，计算T2时反应ⅰ的平衡K=
甲醇是一种可再生能源，用和
合成甲醇的过程主要有以下反应：
反应I：
反应II：
反应III：
请回答：
(1)反应III自发进行的条件是___________ 。
(2)恒温恒容条件下，若仅发生反应II，反应达到平衡的标志是___________。
(3)在5.0MPa恒定压强和催化剂作用下，以
的投入量进行反应，体系到达平衡后的CO与在含碳产物中的物质的量百分数、转化率随温度的变化如图1所示。在含碳产物中物质的量百分数的曲线是___________ (填a或b)。
②平衡转化率随温度的升高先减小后增大，增大的原因可能是___________ 。
(4)反应I、III的逆过程又称为甲醇水蒸气重整，是电动汽车常见的氢源。在常压、CaO催化下，
和
以体积比1：1.2混合，总物质的量为2.2mol，反应至
时刻测得转化率及CO、选择性随温度变化分别如图2所示，260℃时的物质的量随时间的变化曲线如图3所示。___________ 。
A．反应适宜温度为300℃
B．工业生产通常在高压条件下进行甲醇水蒸气重整
C．CaO催化剂具有更高催化活性，可以提高甲醇平衡转化率
D．其他条件不变，适当升高温度有利于提高的产率
②通过计算在图3中画出300℃时，反应至时刻物质的量随时间变化的曲线。___________
和合成甲醇的过程主要有以下反应：反应I：
反应II：
反应III：
请回答：
(1)反应III自发进行的条件是
(2)恒温恒容条件下，若仅发生反应II，反应达到平衡的标志是___________。
| A．CO的分压不再发生变化 | B．气体平均相对分子质量不再发生变化 |
| C．气体密度不再发生变化 | D． 比值不再发生变化 |
(3)在5.0MPa恒定压强和催化剂作用下，以
的投入量进行反应，体系到达平衡后的CO与在含碳产物中的物质的量百分数、转化率随温度的变化如图1所示。
在含碳产物中物质的量百分数的曲线是②
平衡转化率随温度的升高先减小后增大，增大的原因可能是(4)反应I、III的逆过程又称为甲醇水蒸气重整，是电动汽车常见的氢源。在常压、CaO催化下，
和以体积比1：1.2混合，总物质的量为2.2mol，反应至时刻测得转化率及CO、选择性随温度变化分别如图2所示，260℃时的物质的量随时间的变化曲线如图3所示。
A．反应适宜温度为300℃
B．工业生产通常在高压条件下进行甲醇水蒸气重整
C．CaO催化剂具有更高催化活性，可以提高甲醇平衡转化率
D．其他条件不变，适当升高温度有利于提高
的产率②通过计算在图3中画出300℃时，反应至
时刻物质的量随时间变化的曲线。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
