用CO2制備CH3OH可實(shí)現(xiàn)CO2的能源化利用,反應(yīng)如下:CO2+3H2?CH3OH+H2O
(1)溫度為523K時(shí),測(cè)得上述反應(yīng)中生成8.0g CH3OH(g)放出的熱量為12.3kJ。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2kJ/molCO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2kJ/mol。
(2)在實(shí)驗(yàn)室模擬上述反應(yīng)。一定溫度下,向體積為1L的恒容密閉容器中充入3mol CO2和6mol H2,加入合適的催化劑進(jìn)行反應(yīng)。已知該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)值為140。某時(shí)刻測(cè)得c(CH3OH)=1mol/L,此時(shí)反應(yīng) 未達(dá)到未達(dá)到(填“已經(jīng)達(dá)到”或“未達(dá)到”)化學(xué)平衡狀態(tài)。
(3)工業(yè)上用CO2制備CH3OH的過程中存在以下副反應(yīng):CO2 (g)+H2 (g)═CO(g)+H2O(g)△H=+41.2kJ/mol將反應(yīng)物混合氣按進(jìn)料比n(CO2):n(H2)=1:3通入反應(yīng)裝置,選擇合適的催化劑,發(fā)生反應(yīng)。
①不同溫度和壓強(qiáng)下,CH3OH平衡產(chǎn)率和CO2平衡轉(zhuǎn)化率分別如圖1、圖2。
?。畧D1中,壓強(qiáng)p1>>p2(填“>”、“=”或“<”),推斷的依據(jù)是 該反應(yīng)為氣體分子總數(shù)減小的反應(yīng),高壓有利于甲醇的生成。圖1中,相同溫度下,p1時(shí)的甲醇平衡產(chǎn)率高于p2時(shí)的,因此,p1>p2該反應(yīng)為氣體分子總數(shù)減小的反應(yīng),高壓有利于甲醇的生成。圖1中,相同溫度下,p1時(shí)的甲醇平衡產(chǎn)率高于p2時(shí)的,因此,p1>p2。
ⅱ.圖2中,壓強(qiáng)為P2,溫度高于503K后,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是 CO2平衡轉(zhuǎn)化率為正反應(yīng)和副反應(yīng)的CO2平衡轉(zhuǎn)化率之和。副反應(yīng)為吸熱反應(yīng),隨溫度升高CO2平衡轉(zhuǎn)化率升高,主反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨溫度升高CO2平衡轉(zhuǎn)化率降低,溫度較高時(shí),CO2平衡轉(zhuǎn)化率主要取決于副反應(yīng)CO2平衡轉(zhuǎn)化率為正反應(yīng)和副反應(yīng)的CO2平衡轉(zhuǎn)化率之和。副反應(yīng)為吸熱反應(yīng),隨溫度升高CO2平衡轉(zhuǎn)化率升高,主反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨溫度升高CO2平衡轉(zhuǎn)化率降低,溫度較高時(shí),CO2平衡轉(zhuǎn)化率主要取決于副反應(yīng)。
②實(shí)際生產(chǎn)中,測(cè)得壓強(qiáng)為p3時(shí),相同時(shí)間內(nèi)不同溫度下的CH3OH產(chǎn)率如圖3。圖3中523K時(shí)的CH3OH產(chǎn)率最大,可能的原因是 bcbc(填字母序號(hào))。
a.此條件下主反應(yīng)限度最大
b.此條件下主反應(yīng)速率最快
c.523K時(shí)催化劑的活性最強(qiáng)
1
40
【考點(diǎn)】熱化學(xué)方程式;化學(xué)平衡的影響因素.
【答案】CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2kJ/mol;未達(dá)到;>;該反應(yīng)為氣體分子總數(shù)減小的反應(yīng),高壓有利于甲醇的生成。圖1中,相同溫度下,p1時(shí)的甲醇平衡產(chǎn)率高于p2時(shí)的,因此,p1>p2;CO2平衡轉(zhuǎn)化率為正反應(yīng)和副反應(yīng)的CO2平衡轉(zhuǎn)化率之和。副反應(yīng)為吸熱反應(yīng),隨溫度升高CO2平衡轉(zhuǎn)化率升高,主反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨溫度升高CO2平衡轉(zhuǎn)化率降低,溫度較高時(shí),CO2平衡轉(zhuǎn)化率主要取決于副反應(yīng);bc
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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(1)圖1的四個(gè)過程中能量轉(zhuǎn)化形式有
A.2種 B.3種 C.4種 D.4種以上
(2)電解過程要消耗大量的電能,而使用微生物作催化劑在陽光下也能分解水.
2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通電2H2(g)+O2(g)△H2光照催化劑
以上反應(yīng)的△H1
(3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依據(jù)圖2能量變化寫出氫氣燃燒生產(chǎn)液態(tài)水的熱化學(xué)方程式
(4)氫能利用需要選擇合適的儲(chǔ)氫材料.
①NaBH4是一種重要的儲(chǔ)氫載體,能與水反應(yīng)生成NaBO2,且反應(yīng)前后B的化合價(jià)不變,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
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③一定條件下,如圖3所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫,使C7H8轉(zhuǎn)化為C7H14,則電解過程中產(chǎn)生的氣體X 為發(fā)布:2024/12/17 8:0:2組卷:38引用:1難度:0.5 -
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