解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷477
以
为原料在特定条件下可生产醇类、烷烃、碳酸酯等,实现二氧化碳资源化。科学家通过如下反应合成甲醇:
。
已知:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ef0159c6bda933d0f454cd3464045857.svg)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/da5a0ae195e2baa4c1b8cdfd721c144d.svg)
回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/41a0c6971b36d0629239b4e185ecad3a.svg)
______
。
(2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果.在3 MPa,
时,不同Ni、Ga配比的Ni-Ga/
催化剂下,测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示.甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是______ 。催化剂的最佳配比和反应温度是______ 。
和
充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇,已知该温度下反应的化学平衡常数
,下列事实说明该反应已达平衡的是______。
(4)①
合成
存在以下副反应:
。5MPa,200℃时在1 L容器中投入1 mol
和3 mol
,达成平衡时,二氧化碳转化率为0.5,甲醇选择率为0.8(甲醇选择率=
)。计算合成甲醇反应的化学平衡常数K(写出过程,结果列出计算表达式)________________________ 。
②已知200℃时有60%以上的原料未转化,为了提高转化率,设计如图流程分离甲醇和水,循环利用原料气。已知甲醇的沸点是64.7℃,根据信息判断反应室的温度______ 闪蒸室的温度(选填“<”、“=”或“>”).在原料气中通入CO的目的是________________________ 。
已知:
回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变
(2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果.在3 MPa,
A.气体密度保持不变 |
B. |
C.某时刻容器中 |
D.混合气体的平均相对分子质量不变 |
②已知200℃时有60%以上的原料未转化,为了提高转化率,设计如图流程分离甲醇和水,循环利用原料气。已知甲醇的沸点是64.7℃,根据信息判断反应室的温度
2024·广东佛山·一模
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不仅是一种温室气体,也是一种来源广泛且廉价易得的碳资源,可通过热化学、电化学等方法再利用。
(Ⅰ)科学家通过如下反应利用
合成甲醇:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/609e9aabe2f827d9ee079c3f6d29719a.svg)
已知:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e6602b386f2cd100b7764a8a24fa7d8a.svg)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/95d5d2415c8b7f5b590502f1c1ef91f4.svg)
回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a9bd5ee2be851888a2f9a34eb2ed75e4.svg)
___________
。
(2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果,在3MPa,
时,不同Ni、Ga配比的
催化剂下,测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示,甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是___________ 。催化剂的最佳配比和反应温度是___________ 。
和
充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇,已知该温度下反应的化学平衡常数
,下列事实说明该反应已达平衡的是___________。
(Ⅱ)甲烷干重整反应可以将两类重要的温室气体和
进行重整,涉及主要反应如下:
反应I:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/40bfe3e82cc5bbfc32a18bdad4de6cac.svg)
反应Ⅱ:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/72d672430b2f2589fff51130e852cfeb.svg)
(4)恒温恒容
密闭容器中,按
投料,初始总压
,达到平衡状态时测得
转化率为
,平衡总压为
。计算该温度下反应Ⅰ的浓度平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/3ed32214c012559bd9dc1f48aca0d9d7.svg)
___________
。
(5)某研究小组为了评估甲烷干重整反应中不同催化剂的性能差异,在常压、催化剂作用下,按
投料,不同温度下反应相同时间,测得
的转化率(柱形图)和产物
(
)如图所示。请分析产物
随温度变化的原因(不考虑催化剂失活)___________ 。
的资源化利用能有效助力“碳中和”和“碳达峰”,工业上用
与
催化合成甲醇,相关反应如下:
请回答下列问题:
(1)![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d7846b3219d40f1b1df1d07bfebe4c3e.svg)
___________ (用含
、
的代数式表示)。
(2)已知平衡常数
、
、
随温度变化的曲线如图所示:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/13/5c248bce-8a03-49f8-a11f-94db2a4f17f2.png?resizew=323)
①![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7e3396e9e066adc1d6e03779938058a9.svg)
___________ 0(填“>”或“<”),判断依据为___________ 。
②![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6fbb5d519f981a09188dc18a765e8c43.svg)
___________
(填“>”“<”或“=”)。
(3)一定温度下,向2 L的恒容密闭容器中充入3 mol
和1 mol
,只发生反应ⅰ和ⅱ,经过10 min后达到平衡状态,测得平衡时气体的压强是开始时的0.7倍,
的平衡转化率为80%。
①0~10min内用
表示的平均反应速率![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/12ddec17e0a3126b513b39deb9a8c8ad.svg)
___________
。
②平衡时![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/84ddc0aa9a3bd9d8a117782dc318c22a.svg)
___________
。该温度下反应ⅱ的化学平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/09b51ee6fe038c30ffb16019af67a9fe.svg)
___________ 。
(4)在催化剂作用下,向某密闭容器中按
投料,发生反应ⅰ、ⅱ和ⅲ,研究发现,在180~250℃温度区域,随温度升高,平衡时混合气体的平均摩尔质量持续减小,在250℃以上区域,平衡时混合气体的平均摩尔质量几乎不变。试分析,250℃以上区域,随温度升高,平衡时混合气体的平均摩尔质量几乎不变的原因可能是___________ 。
(Ⅰ)科学家通过如下反应利用
已知:
回答下列问题:
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变
(2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果,在3MPa,
A.气体密度保持不变 |
B. |
C.某时刻容器中 |
D.混合气体的平均相对分子质量不变 |
(Ⅱ)甲烷干重整反应可以将两类重要的温室气体和
反应I:
反应Ⅱ:
(4)恒温恒容
(5)某研究小组为了评估甲烷干重整反应中不同催化剂的性能差异,在常压、催化剂作用下,按
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/6/10/9ee0946b-846c-4138-a097-b717e10f6884.png?resizew=54)
二氧化碳与氢气催化合成甲醇,发生的反应为:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
(1)已知:
计算上述反应的△H=_________________ kJ.mol-1。
(2)一定条件下,将n(CO2):n(H2)=1:1的混合气充入恒温恒容密闭容器中,下列事实可以说明该反应已达平衡的是______________________ (填选项字母)。
A.容器内气体密度保持不变
B.CO2的体积分数保持不变
C.H2O(g)与CO2(g)的生成速率之比为1∶1
D.该反应的平衡常数保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量不变
F.容器中压强保持不变
(3)一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO2和3.6molH2,在不同催化剂作用下的反应I、反应II与反应III,相同时间内CO2转化率随温度变化的数据如表所示,据表中数据绘制“图1”:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2015/11/30/1576225616175104/1576225616666624/STEM/960b874d38024a8e8a2e77fc789a6406.png?resizew=252)
(T5时,图1中C点转化率为66.67%,即转化了2/3)
①催化剂效果最佳的反应是_______________ (填“反应I”,“反应II”,“反应III”)。
②T3的b点v(正)_____________ v(逆)(填 “>”, “<”, “="”" )。
③T4的a点转化率比T5的c点高的原因是________________________ 。
④在温度为T5时,该反应的平衡常数K=__________________________ 。
⑤在温度为T5时,CH3OH的浓度随时间变化的趋势如“图2”所示。![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2015/11/30/1576225616175104/1576225616666624/STEM/0080766a456345f48c12201527d053c7.png?resizew=300)
当时间到达t1时,将生成的甲醇和水同时除去,并维持该温度,在 t2时达新平衡。
请在“图2”中画出t1时刻后CH3OH的浓度变化总趋势曲线。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2015/11/30/1576225616175104/1576225616666624/STEM/1c4c6d8ec6cb4a1490c52ae72c207d7d.png?resizew=33)
(1)已知:
化学键 | H-H | C-O | C=O | H-O | C-H |
键能/kJ·mol-1 | 436 | 326 | 803 | 464 | 414 |
(2)一定条件下,将n(CO2):n(H2)=1:1的混合气充入恒温恒容密闭容器中,下列事实可以说明该反应已达平衡的是
A.容器内气体密度保持不变
B.CO2的体积分数保持不变
C.H2O(g)与CO2(g)的生成速率之比为1∶1
D.该反应的平衡常数保持不变
E.混合气体的平均相对分子质量不变
F.容器中压强保持不变
(3)一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO2和3.6molH2,在不同催化剂作用下的反应I、反应II与反应III,相同时间内CO2转化率随温度变化的数据如表所示,据表中数据绘制“图1”:
相同时间内CO2转化率 | T1 | T2 | T3 | T4 | T5 |
反应Ⅰ | 65% | 77% | 80% | 80% | 66.67% |
反应Ⅱ | 56% | 67% | 76% | 80% | 66.67% |
反应Ⅲ | 48% | 62% | 72% | 80% | 66.67% |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2015/11/30/1576225616175104/1576225616666624/STEM/960b874d38024a8e8a2e77fc789a6406.png?resizew=252)
(T5时,图1中C点转化率为66.67%,即转化了2/3)
①催化剂效果最佳的反应是
②T3的b点v(正)
③T4的a点转化率比T5的c点高的原因是
④在温度为T5时,该反应的平衡常数K=
⑤在温度为T5时,CH3OH的浓度随时间变化的趋势如“图2”所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2015/11/30/1576225616175104/1576225616666624/STEM/0080766a456345f48c12201527d053c7.png?resizew=300)
当时间到达t1时,将生成的甲醇和水同时除去,并维持该温度,在 t2时达新平衡。
请在“图2”中画出t1时刻后CH3OH的浓度变化总趋势曲线。
相关反应 | 化学平衡常数(K) | ||
ⅰ | |||
ⅱ | |||
ⅲ |
(1)
(2)已知平衡常数
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/13/5c248bce-8a03-49f8-a11f-94db2a4f17f2.png?resizew=323)
①
②
(3)一定温度下,向2 L的恒容密闭容器中充入3 mol
①0~10min内用
②平衡时
(4)在催化剂作用下,向某密闭容器中按
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