氫能源是公認(rèn)的環(huán)境友好型二次能源,對其開發(fā)和利用是科研領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
已知:
Ⅰ.CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-165kJ/mol;
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH=+41kJ/mol。
回答下列問題:
(1)①甲烷與水蒸氣催化反應(yīng)制備H2和CO的合成氣熱化學(xué)方程式為 CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ/molCH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ/mol。
②制備合成氣時,會因副反應(yīng)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H<0而使合成氣產(chǎn)率降低。制備合成氣時應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為 BB。
A.高溫高壓
B.高溫低壓
C.低溫高壓
D.低溫低壓
(2)在密閉容器中通入3mol的H2和1mol的CO2發(fā)生反應(yīng),分別在壓強(qiáng)為1MPa和10MPa下進(jìn)行反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中對平衡體系的三種含碳物質(zhì)(CO2、CO、CH4)進(jìn)行分析,其中溫度對CO和CH4在三種物質(zhì)中的體積分?jǐn)?shù)影響如圖1所示。
①1MPa時,表示CO平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系的曲線是 cc。M點(diǎn)平衡體積分?jǐn)?shù)高于N點(diǎn)的原因是 溫度相同時,增大壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡正向移動,水的體積分?jǐn)?shù)增大,CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)減少,有利于反應(yīng)②逆向移動,故高壓時,CO體積分?jǐn)?shù)降低,M點(diǎn)高于N點(diǎn)(或者,溫度相同時,降低壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡逆向移動,水的體積分?jǐn)?shù)減小,CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)增大,有利于反應(yīng)②平衡正向移動,故低壓時,CO的體積分?jǐn)?shù)增大,M點(diǎn)高于N點(diǎn))溫度相同時,增大壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡正向移動,水的體積分?jǐn)?shù)增大,CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)減少,有利于反應(yīng)②逆向移動,故高壓時,CO體積分?jǐn)?shù)降低,M點(diǎn)高于N點(diǎn)(或者,溫度相同時,降低壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡逆向移動,水的體積分?jǐn)?shù)減小,CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)增大,有利于反應(yīng)②平衡正向移動,故低壓時,CO的體積分?jǐn)?shù)增大,M點(diǎn)高于N點(diǎn))。
②圖中當(dāng)CH4和CO平衡體積分?jǐn)?shù)均為40%時,若容器的體積為1L,該溫度下反應(yīng)①的平衡常數(shù)K的值為 2.882.88。
(3)部分合金可用于氫能源的存儲。一定溫度下,某儲氫合金(M)的儲氫效率(固相中氫原子與金屬原子的數(shù)目之比)與溫度(T)和氫氣的平衡壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖2所示。在OA段,氫溶解于M中形成固溶體MHx;在AB段,發(fā)生氫化反應(yīng)的化學(xué)方程式為zMHx(s)+H2(g)?zMHy(s)。
①T1時zMHx(s)+H2(g)?zMHy(s)的平衡常數(shù)Kp=1p1(kPa)-11p1(kPa)-1。(用含p1的代數(shù)式表示,Kp為用分壓表示的平衡常數(shù))
②當(dāng)反應(yīng)處于圖中a點(diǎn)時,保持溫度不變,向恒容體系中通入少量氫氣,達(dá)到平衡后反應(yīng)可能處于圖中的 cc點(diǎn)。(填“b”、“c”或“d”)
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【答案】CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ/mol;B;c;溫度相同時,增大壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡正向移動,水的體積分?jǐn)?shù)增大,CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)減少,有利于反應(yīng)②逆向移動,故高壓時,CO體積分?jǐn)?shù)降低,M點(diǎn)高于N點(diǎn)(或者,溫度相同時,降低壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡逆向移動,水的體積分?jǐn)?shù)減小,CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)增大,有利于反應(yīng)②平衡正向移動,故低壓時,CO的體積分?jǐn)?shù)增大,M點(diǎn)高于N點(diǎn));2.88;(kPa)-1;c
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【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:17引用:1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(qiáng)為P,一段時間達(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,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(shí)驗(yàn)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(fèi)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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