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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:   
反应Ⅱ:   
反应Ⅲ:   
已知:
(1)_____,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,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_______(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______
(3)恒压下将按体积比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:

①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_______
②保持温度不变,增大压强,_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
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知识点:盖斯定律与热化学方程式温度对化学平衡移动的影响压强对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算 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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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.
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
(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。

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。

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=___________(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。

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___________(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___________
都是重要的能源物质,催化加氢合成甲醇是一种有效利用氢气且减少温室气体排放的方法。
(1)通过计算机分析,我们可从势能图认识加氢制甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径,如图所示,下列说法正确的是_______
   
①甲酸盐路径的决速步是
②不考虑,两种路径中产生的含碳中间体种类均有5种
③该反应的活化能
④催化剂相同,使用不同的载体也可改变反应历程
(2)催化加氢合成甲醇的过程中会发生副反应。
副反应Ⅰ:       
副反应Ⅱ:             
主反应为       


①一定条件下,在固定容积的容器中通入1mol 和3mol 发生上述反应,初始压强为p,达到平衡时,容器中的物质的量为a mol,物质的量为b mol,的转化率为α,则的选择性为_______。主反应的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。
②控制初始投料比为1:3时,温度对平衡转化率及甲醇和CO的产率的影响如图所示,则在250℃以上,升高温度的转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是_______。为增大的产率,可采用的方法是_______(填一项即可)。
      
(3)在一定条件下,选择合适的催化剂只进行反应控制初始投料比为1:1时,在不同温度下,达到平衡后,的转化率分别为50%、60%、75%,已知反应速率分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数。最大的是温度_______(填“”、“”或“”,右同),最大的是_______
都是重要的能源物质,催化加氢合成甲醇是一种有效利用氢气且减少温室气体排放的方法。
(1)通过计算机分析,我们可从势能图认识加氢制甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径,如图所示,下列说法正确的是___________

①甲酸盐路径的决速步是
②不考虑,两种路径中产生的含碳中间体种类均有6种
③该反应的活化能
④催化剂相同,使用不同的载体也可改变反应历程
(2)催化加氢合成甲醇的过程中会发生副反应。
副反应I:
副反应II:
主反应为
的选择性
的转化率
①在一定条件下,选择合适的催化剂只进行反应副反应I,控制初始投料比为时,在不同温度下,达到平衡后,的转化率分别为50%、60%、75%,已知反应速率分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数。最大的是温度_________(填“”、“”或“”,下同),最大的是温度________
②控制初始投料比为时,温度对平衡转化率及甲醇和CO的产率的影响如图所示,则在250℃以上,升高温度的转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是___________。为增大的产率,可采用的方法是___________(填一项即可)。

③一定条件下,在固定容积的容器中通入1mol和3mol发生上述反应,初始压强为p,达到平衡时,容器中的物质的量为0.4mol,物质的量为0.1mol,的转化率为70%,则的选择性为___________。主反应的平衡常数的计算表达式为___________(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。

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