CO2是一種廉價的碳資源,其綜合利用可以減少碳排放,對保護環(huán)境有重要意義。
(1)堿液吸收。室溫下用NaOH溶液捕獲CO2,若所得溶液中c(HCO3-):c(CO32-)=1:5,則溶液pH=1111(室溫下,H2CO3的電離常數(shù):K1=4×10-7、K2=5×10-11)
(2)催化轉(zhuǎn)化。以CO2、H2為原料在催化劑作用下合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ/mol
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=-90.4kJ/mol
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH3
回答下列問題:
①ΔH3=+40.9+40.9kJ/mol;Ⅰ、Ⅲ兩個反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢較大的是 ⅠⅠ(填Ⅰ或Ⅲ)。
②反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)歷程如圖,其中吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。
該反應(yīng)歷程中決速步的能壘為 0.80.8eV,虛線框內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)達到平衡后,升高溫度,正反應(yīng)速率 小于小于(填“大于”“小于”或“等于”)逆反應(yīng)速率。
③不同壓強下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,實驗測定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(X)隨溫度(T)的變化關(guān)系如圖所示。
壓強P1、P2、P3由大到小的順序為 P1>P2>P3P1>P2>P3;溫度高于T1時,X幾乎相等的原因是 溫度高于T1時以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,壓強對平衡沒有影響溫度高于T1時以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,壓強對平衡沒有影響。
(3)250℃,一定壓強和催化劑條件下,1.32molCO2和3.96molH2充分反應(yīng),平衡時CO為0.03mol,CH3OH為0.41mol,試求反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù) 5.6×10-35.6×10-3(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
【答案】11;+40.9;Ⅰ;0.8;小于;P1>P2>P3;溫度高于T1時以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,壓強對平衡沒有影響;5.6×10-3
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:8引用:1難度:0.6
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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,=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),初始壓強為P,一段時間達到平衡,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,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)的量隨時間變化如圖所示。實驗測得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═k逆k正
(5)我國科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M是電源的
②陽極電極反應(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)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算分壓=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N2,兩個競爭反應(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( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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