研究CO2與CH4反應(yīng)使之轉(zhuǎn)化為CO和H2,對(duì)減緩燃料危機(jī)和減少溫室效應(yīng)具有重要的意義,工業(yè)上CO2與CH4發(fā)生反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H1。
在反應(yīng)過程中還發(fā)生反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H2=+41kJ/mol。
(1)已知部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示:
共價(jià)鍵 | C-H | H-H | C=O | |
鍵能/kJ/mol | 413 | 436 | 803 | 1076 |
+234
+234
kJ/mol。反應(yīng)Ⅰ在一定條件下能夠自發(fā)進(jìn)行的原因是 △S>0
△S>0
,該反應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)適宜的溫度和壓強(qiáng)為 B
B
(填標(biāo)號(hào))。A.高溫高壓
B.高溫低壓
C.低溫高壓
D.低溫低壓
(2)工業(yè)上將CH4與CO2按物質(zhì)的量1:1投料制取CO和H2時(shí),CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化關(guān)系如圖所示。
①923K時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于CH4的原因是
CH4與CO2按1:1投料發(fā)生反應(yīng)Ⅰ時(shí)轉(zhuǎn)化率相等,但CO2還發(fā)生反應(yīng)Ⅱ
CH4與CO2按1:1投料發(fā)生反應(yīng)Ⅰ時(shí)轉(zhuǎn)化率相等,但CO2還發(fā)生反應(yīng)Ⅱ
。②計(jì)算923K時(shí)反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)平衡常數(shù)K=
0.39
0.39
(計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。③1200K以上CO2和CH4的平衡轉(zhuǎn)化率趨于相等的原因可能是
1200K以上時(shí)以反應(yīng)Ⅰ為主,二者轉(zhuǎn)化率趨近于相等
1200K以上時(shí)以反應(yīng)Ⅰ為主,二者轉(zhuǎn)化率趨近于相等
。(3)工業(yè)上CH4和CO2反應(yīng)時(shí)通常會(huì)摻入O2發(fā)生反應(yīng)Ⅲ:CH4+2O2═CO2+2H2O,摻入O2,可消除反應(yīng)產(chǎn)
生的積碳和減小反應(yīng)器的熱負(fù)荷(單位時(shí)間內(nèi)維持反應(yīng)發(fā)生所需供給的熱量),O2的進(jìn)氣量與反應(yīng)的熱負(fù)
荷的關(guān)系如圖所示。
①隨著O2進(jìn)入量的增加,熱負(fù)荷下降的原因是
反應(yīng)Ⅲ為放熱反應(yīng),給反應(yīng)體系提供能量,使熱負(fù)荷降低
反應(yīng)Ⅲ為放熱反應(yīng),給反應(yīng)體系提供能量,使熱負(fù)荷降低
。②摻入O2可使CH4的平衡轉(zhuǎn)化率
增大
增大
(填“增大”、“減小”或“不變”。下同)。CO2的平衡轉(zhuǎn)化率 減小
減小
。【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算;化學(xué)平衡的影響因素.
【答案】+234;△S>0;B;CH4與CO2按1:1投料發(fā)生反應(yīng)Ⅰ時(shí)轉(zhuǎn)化率相等,但CO2還發(fā)生反應(yīng)Ⅱ;0.39;1200K以上時(shí)以反應(yīng)Ⅰ為主,二者轉(zhuǎn)化率趨近于相等;反應(yīng)Ⅲ為放熱反應(yīng),給反應(yīng)體系提供能量,使熱負(fù)荷降低;增大;減小
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:68引用:5難度:0.5
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1.CO2的捕集與轉(zhuǎn)化是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
(1)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應(yīng)速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應(yīng)速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對(duì)反應(yīng)I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對(duì)相關(guān)量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應(yīng)選擇800℃的原因是
(3)在800℃時(shí),=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應(yīng),初始?jí)簭?qiáng)為P,一段時(shí)間達(dá)到平衡,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與剩余反應(yīng)物的物質(zhì)的量之和相等,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應(yīng):2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時(shí),向2L的恒容反應(yīng)器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時(shí)═k逆k正
(5)我國(guó)科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M(fèi)是電源的
②陽(yáng)極電極反應(yīng)式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計(jì)算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計(jì)算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)化學(xué)方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應(yīng),相同時(shí)間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉(zhuǎn)化率=×100%制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量原料總的轉(zhuǎn)化量
下列說法不正確的是( )發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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