研究CO、CO2在一定条件下与H2催化合成CH4等有机化工产品,对实现“碳中和”目标具有重要的意义。在一定条件下CO(g)与H2(g)可发生如下反应:
反应Ⅰ:CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g)△H1=-206.4kJ•mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)△H2
反应Ⅲ:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H3=+41.2kJ•mol-1
(1)部分物质的标准生成焓数据如表所示:
物质 | CO(g) | H2(g) | CH4(g) | H2O(g) |
标准生成焓/(kJ•mol-1) | -110 | 0 | -74.6 | x |
-241.8
-241.8
;△H2=-165.2
-165.2
kJ•mol-1。(2)一定温度范围内反应I和反应Ⅱ的lgKp-
1
T

①依据图像,可知T1℃时,反应Ⅲ的平衡常数Kp3=
1
1
。②图中v正(A)
>
>
(填“>”、“<”或“=”)v逆(B)。(3)①恒温(323K)恒压(p)条件下,在密闭容器中起始时按n(H2):n(CO2)=1:1投料进行反应(仅发生反应Ⅱ和反应Ⅲ),CO2初始分压分别为p0-(a)MPa、p0-(b)MPa、p0-(c)MPa,测得CO2的压强转化率α(CO2)[已知:气体A的压强转化率表示为α(A)=(1-
p
1
p
0
p0-(a)>p0-(c)>p0-(b)
p0-(a)>p0-(c)>p0-(b)
。
②在密闭容器中起始时按n(H2):n(CO2)=3:1投料,分别在压强为1MPa和5MPa的恒压下进行反应(两压强下均只发生反应Ⅱ和反应Ⅲ)。恒压条件下反应温度对平衡体积分数δ(x)[x为CO或CH4,δ(x)=
V
(
x
)
V
(
CO
)
+
V
(
C
H
4
)
+
V
(
C
O
2
)

则在1MPa时,表示CH4和CO的平衡体积分数随温度变化关系的曲线依次是
b
b
(填“a”、“b”、“c”或“d”,下同)和 c
c
;在T℃、一定压强下,反应在M点达到化学平衡,平衡时CH4的分压p(CH4)=0.125
0.125
MPa,反应Ⅲ的平衡常数Kp=2.4
2.4
。【答案】-241.8;-165.2;1;>;p0-(a)>p0-(c)>p0-(b);b;c;0.125;2.4
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:45引用:3难度:0.6
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(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
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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
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