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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷108
甲醇是重要的化工基础原料和清洁液体燃料,在加氢合成的体系中,同时发生下列竞争反应:
(ⅰ)       
(ⅱ)       
由CO也能直接加氢合成甲醇:(ⅲ)       
(1)_____kJ/mol。
(2)反应(ⅱ)的正、逆反应平衡常数随温度变化曲线如图所示。

下列分析正确的是______
A.曲线甲为K(逆),曲线乙为K(正)             B.a点时,一定有       C.c点时,x=0.5
(3)催化剂M、N对反应进程的能量影响如下图(a)所示,两种催化剂对应的关系如下图(b)所示(已知;,其中为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。

①使用催化剂M时,逆反应的活化能为______kJ/mol。
②催化剂N对应曲线是图(b)中的______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)
(4)为进一步研究反应制的过程中原料气组成对反应速率的影响,分别向三个压强恒定为P的密闭容器(装有等量催化剂,且在实验温度范围内催化剂活性变化不大)中通入相同碳氢比的三种混合气,相同时间内。测得生成甲醇的速率与温度的关系如图所示。

①三个容器中,甲醇的生成速率达峰值后均随温度升高而下降的原因是_______
②结合研究目的,参照图中三条曲线,你可得出的结论是____(写一条)。
(5)恒温下,在压强恒定为P的装置中,按加入反应物,发生反应(ⅰ)、(ⅱ)。达到平衡时,若转化率为20%,甲醇的选择性为50%。列出反应(ⅰ)的平衡常数计算式:______(不必化简)。(已知:的选择性为用分压代替浓度的平衡常数。)
(6)是一种贮氢的金属氢化物,可通过氢化镁和镍单质球磨制成。晶胞形状为如图立方体。边长为a nm,Ni原子占据顶点和面心,处于八个小立方体的体心。

①Ni原子的价电子排布式为______
位于Ni原子形成的______(填“八面体空隙”或“四面体空隙”)。
③该晶体的密度为_____(用含a、代数式表示)。
23-24高三上·福建泉州·阶段练习
知识点:盖斯定律与热化学方程式化学平衡图像分析化学平衡常数的有关计算晶胞的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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甲醇是一种用途十分广泛的基本有机化工原料。
(1)甲醇分子中H-C-H的键角比C-O-H的键角___________(填“大”或“小”),理由是___________
(2)CO2作为未来的重要碳源,其选择性加氢合成CH3OH一直是研究热点。在CO2加氢合成CH3OH的体系中,同时发生以下反应:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
若某容器中同时发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ,一定条件下建立平衡后,下列说法正确是___________。
A.反应ⅱ的平衡常数为1
B.增加少量碳,反应iii逆向移动
C.反应ⅱ反应前后气体分子数不变,故增大该容器的压强对反应ii的平衡无影响
D.选用合适的催化剂可提高CH3OH在单位时间内的产量
(3)设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以。反应ⅰ、ⅱ、ⅲ的(温度的倒数)的变化如图所示。
   
①反应ⅰ、ⅱ、ⅲ中,正反应活化能大于逆反应活化能的反应有___________
②反应ⅰ的相对压力平衡常数表达式___________(用p(x)表示x的分压)
③在A点对应温度下,原料组成为,初始总压为100kPa的1L恒容密闭容器中进行上述三个反应,体系达到平衡时CO的分压为30kPa.计算CO2的平衡转化率___________
(4)维持压强和投料不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器,二氧化碳的转化率和甲醇的选择性随温度变化的关系如图所示:
   
已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应ⅰ,分析235℃后甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是___________
利用生产高能燃料和高附加值化学品,有利于实现碳资源的有效循环。由制甲醇、乙醇具有重要的经济效益。回答下列问题:
(1)单个分子加氢制甲醇在不同催化条件下存在两种反应路径,反应历程中的相对能量变化如图所示。

催化加氢制甲醇(涉及物质均为气态)的热化学方程式为_______ (的单位用表示,用表示阿伏加德罗常数的值)。
②下列说法正确的是_______ (填标号)。
A. 分压越大,该反应的速率越大
B.甲酸盐路径更有利于加氢制甲醇
C.中间体更稳定
D.使用高活性催化剂可降低反应焓变,加快反应速率
(2)在催化加氢制甲醇过程中同时发生竞争反应   。在密闭容器中,维持压强和投料比不变,平衡时CO和在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图所示。

①图中代表的物质的量分数随温度变化的曲线为_______ (填“I”或“II”)。
②150~250℃范围内转化率随温度升高而降低的原因是_______
③在压强为p的恒温恒压密闭容器中加入反应,达到平衡状态时的转化率为20%,生成CO的物质的量为0.1 mol,则甲醇(g)的选择性为_______%在该温度下的压强平衡常数 _______ (列出计算式,分压=总压×物质的量分数)。
(3)合成乙醇的反应为。将等物质的量的充入恒压容器中,测得平衡时的体积分数随温度的变化曲线如图所示。

①m、n两点对应的平衡常数_______(填“>”“<”或“=”);若保持温度不变,将m点对应起始反应物置于恒容密闭容器中反应,则平衡时乙醇的体积分数将_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
②已知Arrhenius经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数)。分别使用催化剂a、b、c进行合成乙醇的反应,依据实验数据获得如图所示曲线。在催化剂a作用下,该反应的活化能 _______ ;比催化剂a更高效的催化剂为_______(填“b”或“c”)。
研究含碳、氮、硫的化合物对能源、环保及材料发展等方面有着重要意义。
(1)已知下列热化学方程式:
i.   
ii.   
又已知在相同条件下,反应的正反应的活化能Ea(正)为akJ⋅mol1,则其逆反应的活化能Eb(逆)为______kJ⋅mol1(用含a的代数式表示)。
(2)将含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中,再把CO2从溶液中提取出来,并使之与H2在催化剂作用下生成可再生能源甲醇,相关反应如下:
反应Ⅰ.   
反应Ⅱ.   
①现使用一种催化剂(CZZA/rGO),按n(CO2):n(H2)=1:3(总量为amol)投料于恒容密闭容器中进行反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率为转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图(忽略温度对催化剂的影响)。在513K达平衡时,反应体系内甲醇的物质的量为___________mol(列出计算式);随着温度的升高,CO2的平衡转化率增加,但甲醇的选择率降低,请分析其原因:___________

②将1.0molCO2和3.0molH2充入2L恒容密闭容器中,使其仅按反应Ⅰ进行,在不同催化剂作用下,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示。

下列说法错误的是___________(填字母)。
A.根据图中曲线分析,催化剂Ⅰ的催化效果最好
B.b点v可能等于v
C.a点转化率比c点高,可能的原因是该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,转化率降低
D.CO2与H2浓度比保持1:3不再变化,说明该反应已达平衡状态
③若将密闭容器恒定为1L,温度为180℃,起始时充入2.0molCO2和2.0molH2,使其仅按反应Ⅱ进行。已知:反应速率,CO2平衡转化率为60%。该温度下,k与k的比值为___________(保留两位有效数字)。
(3)已知反应能自发进行,反向不能自发进行,通过电解可以实现由H2O和O2为原料制备H2O2,如图为制备装置示意图。

①通电后,电极b附近溶液pH___________(填“增大”或“减小”)。
②a极的电极反应式是___________

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