解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷92
H2和CH3OH都是重要的能源物质,CO2催化加氢合成甲醇是一种有效利用氢气且减少温室气体CO2排放的方法。该反应体系中涉及以下三个反应:
反应Ⅰ:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c535c32280f36df15ce4af771fc13dfd.svg)
反应Ⅱ:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7e3396e9e066adc1d6e03779938058a9.svg)
反应Ⅲ:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c1665ff66f48e683cfc495cb4e5b470c.svg)
已知:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c311d6170dd99b62b85b586af4268b70.svg)
(1)![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2edf3ec4c25802a60151619a6cf99822.svg)
_____
,该反应的活化能
(正)_____
(逆)(填“大于”或“小于”)。
(2)反应Ⅲ的正、逆反应速率方程为:
,
。其中
、
分别为正、逆反应速率常数,p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。恒温恒压密闭容器中,加入
和
,初始压强为
,反应达平衡时,
的转化率为60%,容器体积减小25%。则
的选择性为_______ ,反应Ⅲ的平衡常数
为_______ (用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数,用含
的最简分数式表示,下同)。该条件下测得某时刻
,
,
,此时![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/cbdc373de2b6d2da5f5efc5dfdb18e95.svg)
______ 。
(3)恒压下将
和
按体积比1∶3混合,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,在相同的时间段内
的选择性和产率随温度的变化如图:_______ 。
②保持温度不变,增大压强,![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/71655a00d5989bd03cd9a04acab01992.svg)
_______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
已知:
(1)
(2)反应Ⅲ的正、逆反应速率方程为:
(3)恒压下将
②保持温度不变,增大压强,
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研发CO2利用技术、降低空气中CO2含量可采用“CO2催化加氢制甲醇”方法。
该反应体系中涉及以下两个反应:
Ⅰ.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b46a567af1bc69c79156c3f181c6f64d.svg)
Ⅱ.![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0a23205ffda5240bcb010562ce617799.svg)
回答下列问题:
(1)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有___________。
(2)反应Ⅰ、Ⅱ的InK(K代表化学平衡常数)随
(温度的倒数)的变化如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/20/13b434d8-6144-44eb-970a-2060454a132b.png?resizew=231)
试判断升高温度,反应
的化学平衡常数___________ (填“增大”或“减小”或“不变”)。
(3)恒压下将CO2和H2按体积比1∶3混合,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/20/390d849c-4450-4f7b-9849-ecce73a4c123.png?resizew=482)
其中:CH3OH的选择性![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e1b4d0124089d8220d8ee81268823c07.svg)
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是___________ 。
A.210℃ B.230℃ C.催化ZT D.催化剂CZ(Zr-1)T
②在230℃以上,升高温度CO2的转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是___________ 。
(4)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,初始压强为p0,在300℃发生反应,反应达平衡时,CO2的转化率为50%,容器体积减小20%。则反应Ⅱ的平衡常数K=___________ (保留两位有效数字)。
(5)已知对于反应Ⅰ,
,
。其中
分别为正、逆反应速率常数,p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。在540K下,按初始投料比
分别为3∶1、1∶1、1∶3,得到不同压强条件下H2的平衡转化率关系如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/20/f72dc33d-cac3-46cd-ba9e-e822ce9ba322.png?resizew=261)
①比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为___________ (用字母表示)。
②计算540K的压强平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/326276f15395fb6697f1502b9a1ae5e6.svg)
___________ (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
③540K条件下,某容器测得某时刻
,
,
,此时![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0be633a938d24d67ba2fb45c5bebe80d.svg)
___________ 。
该反应体系中涉及以下两个反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有___________。
A.增大CO的浓度,反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动 |
B.降低温度,反应Ⅰ和Ⅱ的正、逆反应速率都减小 |
C.恒温恒容下充入氦气,反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动 |
D.增大压强,反应Ⅰ和Ⅱ重新达到平衡的时间不同 |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/20/13b434d8-6144-44eb-970a-2060454a132b.png?resizew=231)
试判断升高温度,反应
(3)恒压下将CO2和H2按体积比1∶3混合,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/20/390d849c-4450-4f7b-9849-ecce73a4c123.png?resizew=482)
其中:CH3OH的选择性
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是
A.210℃ B.230℃ C.催化ZT D.催化剂CZ(Zr-1)T
②在230℃以上,升高温度CO2的转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是
(4)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,初始压强为p0,在300℃发生反应,反应达平衡时,CO2的转化率为50%,容器体积减小20%。则反应Ⅱ的平衡常数K=
(5)已知对于反应Ⅰ,
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/20/f72dc33d-cac3-46cd-ba9e-e822ce9ba322.png?resizew=261)
①比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为
②计算540K的压强平衡常数
③540K条件下,某容器测得某时刻
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