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合成氣是一種以H2和CO為主的化工原料氣,其用途廣泛、廉價(jià)、清潔,可以合成許多化工產(chǎn)品。由CH4、CO2制合成氣的主要反應(yīng)有:
I.CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g)△H1=-820.6kJ?mol-1
Ⅱ.CH4(g)+CO2(g)→2CO(g)+2H2(g)△H2=+247.3kj?mol-1
ⅢCH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)△H3=+206.kJ?mol-1
Ⅳ.CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g)△H4
回答下列問題:
(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù)回答下列問題:
①△H4=
+41.2
+41.2
kJ?mol-1。
②用Ni基雙金屬催化,反應(yīng)的活化能降低,△H3
不變
不變
(填“變大”、“變小”或者“不變”)
(2)在一定條件下,向密閉容器內(nèi)充入等物質(zhì)的量的CO2和CH4,在催化劑作用下只發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,反應(yīng)控制其它條件不變,改變溫度對(duì)合成氣中甲烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響如甲圖:
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若充入 a mol CH4,經(jīng)過2小時(shí)后達(dá)到A點(diǎn),2小時(shí)內(nèi)用CH4表示的平均反應(yīng)速率為
0.125a
0.125a
mol/h(用a表示);假設(shè)A為平衡態(tài),此時(shí)壓強(qiáng)為1MPa,壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=
0.018(MPa)2
0.018(MPa)2
(保留2位有效數(shù)字)
(3)不同溫度下,向體積為VL的含少量O2的密閉容器按照n(CO2):n(CH4)=1投料,實(shí)驗(yàn)測得平衡時(shí)n(H2):n(CO)隨溫度的變化關(guān)系如圖乙1所示
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①壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)?
p3>p2>p1
p3>p2>p1
,判斷的依據(jù)是
反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ是氣體分子數(shù)目增大的反應(yīng),減小壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),n(H2)增加的程度大于n(CO)
反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ是氣體分子數(shù)目增大的反應(yīng),減小壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),n(H2)增加的程度大于n(CO)
。
②壓強(qiáng)為p2時(shí),隨著溫度升高,n(H2):n(CO)先增大后減小。解釋溫度Tm前后,隨著溫度升高n(H2):n(CO)變化的原因分別是
升高溫度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移動(dòng),T<Tm時(shí),升高溫度對(duì)反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的促進(jìn)作用大于反應(yīng)Ⅳ,n(H2)增加的更多,T>Tm后,對(duì)反應(yīng)Ⅳ的促進(jìn)作用更大,n(CO)增加的更多
升高溫度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移動(dòng),T<Tm時(shí),升高溫度對(duì)反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的促進(jìn)作用大于反應(yīng)Ⅳ,n(H2)增加的更多,T>Tm后,對(duì)反應(yīng)Ⅳ的促進(jìn)作用更大,n(CO)增加的更多

③根據(jù)圖1、圖2,為提高CO的選擇性(即CO在合成氣中的體積分?jǐn)?shù))可采取的措施為
AC
AC
。
A.提高n(O2):n(CH4)比例
B.降低n(CO2):n(CH4)比例
C.高溫、高壓
D.低溫、低壓

【答案】+41.2;不變;0.125a;0.018(MPa)2;p3>p2>p1;反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ是氣體分子數(shù)目增大的反應(yīng),減小壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),n(H2)增加的程度大于n(CO);升高溫度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移動(dòng),T<Tm時(shí),升高溫度對(duì)反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的促進(jìn)作用大于反應(yīng)Ⅳ,n(H2)增加的更多,T>Tm后,對(duì)反應(yīng)Ⅳ的促進(jìn)作用更大,n(CO)增加的更多;AC
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:40引用:1難度:0.5
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
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    ①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2。
    ②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號(hào))。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強(qiáng)
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時(shí)間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     
    。

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時(shí)A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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