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CO2的资源化利用技术是世界各国研究的热点。
Ⅰ.CO2与H2合成二甲醚(CH3OCH3)。该工艺主要涉及三个反应:
反应A:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.01kJ⋅mol-1
反应B:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.17kJ⋅mol-1
反应C:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-24.52kJ⋅mol-1
(1)一定温度下,向1L恒容密闭容器中加入0.25molCO2和1.0molH2发生上述3个反应,达到平衡时测得部分物质的浓度如下表所示:
成分 CO CO2 CH3OCH3
浓度/mol⋅L-1 8×10-3 0.17 3×10-2
则CO2的平衡转化率α=
32%
32%
,平衡时CO2转化为CH3OCH3的选择性=
75%
75%
(选择性是指生成指定物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)。
(2)在压强3.0MPa,
n
H
2
n
C
O
2
=4时,不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性如图所示。

①当温度超过290℃,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是
温度升高,CO选择性增大,使CO2的平衡转化率增大,CH3OCH3选择性降低,使CO2的平衡转化率减小,CO2的平衡转化率增大幅度大于减小幅度,CO2的转化率增加
温度升高,CO选择性增大,使CO2的平衡转化率增大,CH3OCH3选择性降低,使CO2的平衡转化率减小,CO2的平衡转化率增大幅度大于减小幅度,CO2的转化率增加

②不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有
增大压强
增大压强

Ⅱ.CO2与CH4重整制合成气(反应中催化剂活性因积碳而降低。)主要反应为:
反应A:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
反应B:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
反应C:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
不同温度下,分别向若干体积相等的密闭容器中充入等量CH4和CO2。反应相同时间,实验测得原料气的转化率和水的物质的量随温度变化的曲线如图所示。

(3)图中表示CO2的转化率随温度变化的曲线是
Y
Y
。(填X或Y)
(4)其他条件不变,起始
n
C
H
4
n
C
O
2
较小或较大时,CO2的转化率都较低的原因是
起始
n
C
H
4
n
C
O
2
较小时,CH4升温浓度相对较低,反应速率较慢,CO2转化率较低,起始
n
C
H
4
n
C
O
2
较大时,CH4升温浓度相对较大,过多占据催化剂活性中心,阻碍了CO2的吸附,导致反应速率减弱,CO2转化率也较低
起始
n
C
H
4
n
C
O
2
较小时,CH4升温浓度相对较低,反应速率较慢,CO2转化率较低,起始
n
C
H
4
n
C
O
2
较大时,CH4升温浓度相对较大,过多占据催化剂活性中心,阻碍了CO2的吸附,导致反应速率减弱,CO2转化率也较低

【答案】32%;75%;温度升高,CO选择性增大,使CO2的平衡转化率增大,CH3OCH3选择性降低,使CO2的平衡转化率减小,CO2的平衡转化率增大幅度大于减小幅度,CO2的转化率增加;增大压强;Y;起始
n
C
H
4
n
C
O
2
较小时,CH4升温浓度相对较低,反应速率较慢,CO2转化率较低,起始
n
C
H
4
n
C
O
2
较大时,CH4升温浓度相对较大,过多占据催化剂活性中心,阻碍了CO2的吸附,导致反应速率减弱,CO2转化率也较低
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:60引用:1难度:0.7
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  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 3.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3
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