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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷334
在一定条件下,CO2可以合成一系列化工原料或燃料,在工农业生产中具有重大意义,根据以下合成过程,回答问题。
(1)目前工业上可用CO2生产甲醇燃料,反应的化学方程式为: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),△H。
已知:

共价键C=OH—HC—OC—HO—H
键能(KJ·mol-1750436358413463
该反应△H=________KJ/mol。
(2)研究证明。用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃,起始时以0.1MPa,n(H2):n(CO2)=3:1的投料比充入反应器中,发生反应:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)△H,不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示:
   
①对于气体反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),则该反应的KP= ________
②曲线a表示的物质为H2,理由是________
③为提高CO2的平衡转化率,除改变温度外,还可采取的措施是________(列举2项).
④在强酸性电解质水溶液中,以惰性电极电解CO2可得到多种燃料,其原理如图所示,电解时,生成乙烯的电极反应式________
   
(3)工业上利用CO2和NH3反应来制取尿素,反应2NH3+CO2 CO(NH2)2+H2O,在合成塔中不同氮碳比a[n(NH3)/n(CO2)]和水碳比b[n(H2O)/n(CO2)]时二氧化碳转化率(x)如图:
   
①b宜控制在________(填序号)范围内
A. 0.6~0.7       B. 1~1.1       C. 1.5~1.61;
②a宜控制在4.0左右,理由是________
(4)工业上利用CO2和CH3OH反应制取碳酸二甲酯,反应:CO2(g)+2CH3OH(g) CH3OOCOOCH3(g)+H2O(g),在恒温、容积可变的密闭容器中加入1 molCO2, 2molCH3OH+CO2的转化率与反应时间关系如图所示,在反应过程中,若t1时容器体积为1000mL,则t2时容器体积V=" ________" mL。
   
15-16高三下·福建厦门·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电解池电极反应式及化学方程式的书写与判断 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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CO2与人们的日常生活、生产和科学研究密不可分,综合利用CO2是解决能源问题的有效途径之一。回答下列问题:
(1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应,能得到较纯的CO2,有关反应如下:
①CaSO4(s)+4CO(g)=CaS(s)+4CO2(g) ΔH1=-189.2kJ•mol-1(主反应)
②CaSO4(s)+CO(g)=CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH2=+210.5kJ•mol-1(副反应)
③CO(g)=C(s)+CO2(g) ΔH3=-86.2kJ•mol-1(副反应)
则反应2CaSO4(s)+7CO(g)=CaS(s)+CaO(s)+6CO2(g)+C(s)+SO2(g)的ΔH=___
(2)已知CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH。向一密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,达到平衡时测得c(CO2)=0.2mol•L-1,c(H2)=0.8mol•L-1,c(H2O)=1.6mol•L-1。若200℃时该反应的平衡常数K=64.8,则该反应的ΔH___(填“>”或“<”)0。
(3)一定条件下,CO2还可以转化为低碳烯烃,反应的化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH,在两个容积均为2L的恒容密闭容器中以不同的氢碳比[]充入H2和CO2,CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。

①x___(填“>”“<”或“=”)2.0。
②若起始加入的CO2、H2的物质的量分别为1mol和2mol,则P点时的平衡常数K=___
③比较P点和Q点的化学平衡常数:Kp___(填“>”“<”或“=”)KQ,理由是___
(4)据报道,以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料,其原理如图所示。

①a极发生___(填“氧化”或“还原”)反应。
②电解时,b极上生成乙烯的电极反应为___
中科院大连化学物理研究所的“煤基甲醇制取低碳烯烃技术(简称DMTO)”荣获2014年度国家技术发明一等奖。DMTO技术主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段,相关反应的热化学方程式如下:
(i)煤气化制合成气:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
(ii)煤液化制甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)
(iii)甲醇制取低碳烯烃:2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) ΔH= -11.72kJ·mol-1……(a)
3CH3OH(g) C3H6(g)+3H2O(g) ΔH= -30.98kJ·mol-1……(b)
回答下列问题:
(1)已知:C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH= +172.5kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH= -41.0kJ·mol-1
反应(i)能自发进行的条件是______________(填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
(2)反应(ii)中以氢碳[n(H2)∶n(CO)]投料比为2制取甲醇,温度、压强与CO的平衡转化率关系如下图1。

①对于气体参与的反应,表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B),则A点时反应(ii)的Kp=__________(保留两位有效数字,分压=总压×物质的量分数)。
②比较P1___________P2,Kp(Q)____________Kp(R)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③工业上常以铜基催化剂,压强5MPa,温度275℃下发生反应(ii),CO转化率可达到40%左右。为提高CO转化率除了可以适当改变反应温度和压强外,还可以采取的措施有________________(写出2个)。
④若反应(ii)在恒容密闭容器内进行,T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2所示;不改变其他条件,假定t2时刻迅速降温到T2,t3时刻体系重新达到平衡。试在图中画出t2时刻后甲醇浓度随时间变化趋势图(在图中标出t3)。_____________
(3)烯烃化阶段:在常压和某催化剂作用下,甲醇的平衡转化率及乙烯、丙烯等物质的选择性(指除了水蒸气以外的产物中乙烯、丙烯等物质的物质的量分数)与反应温度之间的关系如图3。为尽可能多地获得乙烯,控制反应温度为550℃的理由是____________
氨是最重要的化工产品之一,其生产方法也在逐渐改进中,各国科学家均在为提高氨的产量,降低能耗做各种有益的探究; 氨在工业上有广泛用途。
(1)合成氨用的 H2 可以 CH4 为原料制得。已知相关的化学键键能数据如下:
化学键H-HC-O H-OC-H
E/(Kj.)4363511076463413

则 CH4(g)与 H2O(g)反应生成 CO(g)和 H2(g)的热化学方程式____
(2)近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内,在较低的温度和压强条件下合成氨,获得了 较好的产率。从化学反应本质角度分析,电磁场对合成氨反应的作用是_____
(3)在 425℃、A12O3 作催化剂,甲醇与氨气反应可以制得(CH3)2NH。(CH3)2NH 显弱碱性,与盐酸反应 生成(CH3)2NH2Cl ,溶液中各离子浓度由小到大的顺序为___
(4)直接供氨式碱性燃料电池的电池反应式 4NH3 + 3O2 = 2N2+ 6H2O,负极电极反应式为_____
(5)如下图,采用 NH3 作还原剂,烟气以一定的流速通过两种不同催化剂,测量逸出气体中氮氧化物含 量,从而确定烟气脱氮率,反应原理为:NO(g) +NO2(g)+2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。(注:脱氮率即氮氧化物转化率)

①对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也 可以表示平衡常数(记作 KP),则上述反应的 KP=_______
②以下说法正确的是________
A.上述反应的正反应为吸热反应。
B.相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响。
C.催化剂①、②分别适合于 250℃和 450℃左右脱氮
D.曲线①、②最高点表示此时平衡转化率最高
(6)氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应:2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(l)+H2O(g)。下图 为合成塔中不同氨碳比 a [n(NH3)/n(CO2)] 和水碳比 b [n(H2O)/n(CO2)]时二氧化碳转化率(x%)。b 宜控制在__________(填序号)范围内
A.0.6~0.7       B.1~1.1       C.1.5~1.6
a 宜控制在 4.0 左右,理由是___________
(7)氨氧化法制硝酸工业中,可用尿素溶液除去尾气中氮氧化物(NO 和 NO2)。尾气中的 NO、NO2 与 水反应生成亚硝酸,亚硝酸再与尿素反应生成对大气无污染的气体。1 mol 尿素能吸收工业尾气中氮氧化 物(假设 NO、NO2 体积比为 1:1)的质量为________g。

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