研究CO2与CH4的反应使之转化为CO和H2,对减缓燃料危机,减少温室效应具有重要的意义。
(1)已知CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+248kJ·mol-1、△S=310J •mol-1·K-1,该反应能自发进行的温度范围为____________________。
(2)在密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。
①工业生产时一般会选用P4和1250℃进行合成,请解释其原因_________________________。
②在压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡点X,则用CO表示该反应的速率为_____,该温度下,反应的平衡常数为_____________________(保留3位有效数字)。
(3)CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)来制取
①在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,可认定已达平衡状态的是____________________。
A.体系压强不再变化 B.H2、CO和H2O的物质的量之比为1:1:1
C.混合气体的密度保持不变 D.气体平均相对分子质量保持不变
②在某体积可变的密闭容器中同时投入四种物质,2min时达到平衡,测得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、2.2molH2(g)和足量的C(s),如果此时对体系加压,平衡向___________(填“正”或“逆”)反应方向移动,达到新的平衡后,气体的平均摩尔质量为_____________________。
高二化学综合题中等难度题
研究CO2与CH4反应使之转化为CO 和H2,对减缓燃料危机,减少温室效应具有重要的意义。
(1)已知该转化反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH,为加快该反应的化学反应速率,应采用的有效措施有________________________________________________(填写两种)。
(2)在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH,测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。
①由图可知,该反应的ΔH____________0 (填写“大于”或者“小于”),P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为_________________________。
②工业生产时一般会选用P4和1250℃进行合成,请解释其原因______________________________。
③在压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡点X,则用CO表示该反应的速率为_________________mol·L-1·min-1。
④1100℃的条件下,反应的平衡常数K的表达式为K=______________________,经计算K的数值为K=_____________(保留3位有效数字),若要使K减小可采取的措施是_________________。
(3)CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)来制取。
① 在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,可认定已达平衡状态的是_______________
A. H2、CO和H2O的物质的量之比为1:1:1 B.体系压强不再变化
C. 气体平均相对分子质量不变 D.混合气体的密度保持不变
② 在某密闭容器中同时投入四种物质,2min时达到平衡,测得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、2.2mol H2(g)和一定量的C(s),如果此时对体系加压,平衡向_______(填“正”或“逆”)反应方向移动,达到新的平衡后,气体的平均摩尔质量为________________。
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研究CO2与CH4的反应使之转化为CO 和H2,对减缓燃料危机,减少温室效应具有重要的意义。
(1)已知该转化反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH,则加快该反应的化学反应速率,应采用的有效措施有___________________________(填写两种)。
(2)在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH,测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。
①由图可知,该反应的ΔH_____0 (填写“大于”或者“小于”),P1、P2、P3、P4由大到小的顺序为_________________________。
②工业生产时一般会选用P4和1250℃进行合成,请解释其原因______________________________。
③在压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡点X,则用CO表示该反应的速率为_________________mol·L-1·min-1。
④该温度下,反应的平衡常数K的数学表达式为K=_______,经计算K的数值为K=_____________(保留3位有效数字),若要使K减小可采取的措施是_________________。
(3)CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)来制取。
① 在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,可认定已达平衡状态的是_______________
A. H2、CO和H2O的物质的量之比为1:1:1 B.体系压强不再变化
C. 气体平均相对分子质量不变 D.混合气体的密度保持不变
② 在某密闭容器中同时投入四种物质,2min时达到平衡,测得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、2.2molH2(g)和一定量的C(s),如果此时对体系加压,平衡向_______(填“正”或“逆”)反应方向移动,达到新的平衡后,气体的平均摩尔质量为________________。
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研究CO2与CH4的反应使之转化为CO和H2,对减缓燃料危机,减少温室效应具有重要的意义。
(1)已知CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+248kJ·mol-1、△S=310J •mol-1·K-1,该反应能自发进行的温度范围为____________________。
(2)在密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示。
①工业生产时一般会选用P4和1250℃进行合成,请解释其原因_________________________。
②在压强为P4、1100℃的条件下,该反应5min时达到平衡点X,则用CO表示该反应的速率为_____,该温度下,反应的平衡常数为_____________________(保留3位有效数字)。
(3)CO和H2在工业上还可以通过反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2 (g)来制取
①在恒温恒容下,如果从反应物出发建立平衡,可认定已达平衡状态的是____________________。
A.体系压强不再变化 B.H2、CO和H2O的物质的量之比为1:1:1
C.混合气体的密度保持不变 D.气体平均相对分子质量保持不变
②在某体积可变的密闭容器中同时投入四种物质,2min时达到平衡,测得容器中有1mol H2O(g)、1mol CO(g)、2.2molH2(g)和足量的C(s),如果此时对体系加压,平衡向___________(填“正”或“逆”)反应方向移动,达到新的平衡后,气体的平均摩尔质量为_____________________。
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CO2加氢合成甲醇的技术,对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义,发生的主要反应如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
回答下列问题:
(1)已知:H2和CH3OH的燃烧热分别为-285.8kJ·mol-1,-726.51kJ·mol-1;以及H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ·mol-1;则该反应的△H=________________;
(2)该反应的平衡常数表达式为________________;
(3)在350℃时,体积为0.5L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2发生上述反应,测定出CH3OH的体积分数随时间变化的曲线如图所示:
①能判断该反应达到化学平衡状态的依据是__________________;
A.容器内压强不变 B.H2的体积分数不变 C.c(CH3OH)=c(H2O) D.容器内密度不变
②氢气在0~10min的平衡反应速率v(H2)=_________________________;
③在右图中标出400℃时CH3OH的体积分数随时间变化的曲线。
(4)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径,美国已计划将甲醇燃料用于军事目的。一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作电极催化剂,在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇,同时向另一个电极通入空气。试回答下列问题:
①这种电池放电时,b处通入______________,发生的电极反应方程式是_____________________。
②若电解液中的3molH+通过质子交换膜,则消耗甲醇__________L(标准状况)。
高二化学简答题极难题查看答案及解析
CO2和CH4催化重整可制备合成气,对减缓燃料危机具有重要意义,其反应历程示意图如图:
下列说法不正确的是( )
A.合成气的主要成分为CO和H2
B.①→②过程可表示为CO2+NiC=2CO+Ni
C.①→②过程吸收能量
D.Ni在该反应中做催化剂
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CO2和CH4催化重整可制备合成气,对减缓燃料危机具有重要的意义,其反应历程示意图如下:
下列说法不正确的是
A.合成气的主要成分为CO和H2 B.①→②既有碳氧键的断裂,又有碳氧键的形成
C.Ni在该反应中做催化剂 D.①→②吸收能量
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天然气是一种清洁的化石燃料,也是引起温室效应的一种物质。天然气的综合利用对节能减排、高效利用能源、减少二氧化碳排放有重大意义。作为化工原料,合成甲醇是天然气综合利用的重要途径。
CH4(g)+ CO2(g) 2CO(g)+ 2H2(g)△H=+247.3 kJ·mol—1 ①
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H=+206.2 kJ·mol—1 ②
Ⅰ、合成甲醇的主要反应为:2H2(g)+ CO(g)CH3OH(g) △H=-90.8 kJ·mol—1
(1)该反应熵变△S________0(填“>、=或<”),该反应在______(填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。
(2)生产过程中,合成气要循环,其目的是:________________________________。
(3)T℃下此反应的平衡常数为160。某时刻测得各组分的浓度如下,比较此时正、逆反应速率的大小:υ(正)________υ(逆)(填“>”“<”或“=”)
物质 | H2 | CO | CH3OH |
浓度/(mol·L—1) | 0.20 | 0.10 | 0.40 |
(4)在恒温恒容条件下,充入一定量的H2和CO,发生上述反应,则该反应达到平衡状态的标志有(__________________)
A.混合气体的密度保持不变 B.混合气体的总压强保持不变
C.甲醇的浓度保持不变 D.υ正(H2)= υ逆(CH3OH)
(5)在恒温恒容条件下,要提高反应2H2(g)+ CO(g) CH3OH(g)中CO的转化率,可以采取的措施是(______________)
A.升温 B.加入催化剂 C.增加CO的浓度
D.增加H2的浓度 E.充入惰性气体 F.分离出甲醇
Ⅱ、合成甲醇的另一反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-akJ·mol-1(a>0)。
在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2 molCO2和3mol H2,发生上述反应,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(6)下列措施中能使n(CH3OH )/n(CO2 )增大的是______(填编号)。
A.升高温度
B.恒温恒容下充入He(g)
C.将H2O(g)从体系中分离
D.恒温恒容再充入2 mol CO2和3 mol H2
(7)经计算该温度下此反应的平衡常数K=0.20 L2·mol—2。若改变条件_________(填选项),可使K=1。
A.增大压强 B.增大反应物浓度 C.降低温度
D.升高温度 E.加入催化剂
(8)10min内,用H2表示的该反应的化学反应速率为=_________mol·L—1·min—1
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绿水青山就是金山银山,研究NO2, NO,CO,SO2 等大气污染物和温室效应的治理对建设美丽中国具有重要意义。
(1)已知:NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g) 该反应的平衡常数为K1(下同),每1mol下列物质分解为气态基态原子吸收的能量分别为
NO2, | CO | CO2 | NO |
812kJ | 1076kJ | 1490kJ | 632kJ |
②N2(g)+O2(g)═2NO (g)△H=+179.5kJ⋅mol−1 k2
③2NO (g)+O2(g)═2NO2(g)△H=−112.3kJ⋅mol−1 k3
写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式为____________.该热化学方程式的平衡常数K为______________(用K1。K2。K3表示)。
(2)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),向容积均为1L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400℃、400℃、T℃)容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
①该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
②乙容器在60min时达到平衡状态,则0~60min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=____________。
(3)在体积可变的恒压密闭容器中充入1molCO2与足量的碳,让其发生反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:
T℃时,若容器中充入惰性气体,v正 ______ v逆(填<,>,=),平衡______移动(填正向,逆向或不。下同),若充入等体积的CO2和CO,平衡_________移动。
650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为________。
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CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1
该催化重整反应的ΔH==______ kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填标号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_______mol2·L−2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
积碳反应 CH4(g)=C(s)+2H2(g) | 消碳反应 CO2(g)+C(s)=2CO(g) | ||
ΔH/(kJ·mol−1) | 75 | 172 | |
活化能/ (kJ·mol−1) | 催化剂X | 33 | 91 |
催化剂Y | 43 | 72 |
①由上表判断,催化剂X____Y(填“优于”或“劣于”),理由是_________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________填标号)。
A.K积、K消均增加 B.v积减小,v消增加
C.K积减小,K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。
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CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:
(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1
该催化重整反应的ΔH==______ kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填标号)。
A.高温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.低温低压
某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_______mol2·L−2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表:
积碳反应 CH4(g)=C(s)+2H2(g) | 消碳反应 CO2(g)+C(s)=2CO(g) | ||
ΔH/(kJ·mol−1) | 75 | 172 | |
活化能/ (kJ·mol−1) | 催化剂X | 33 | 91 |
催化剂Y | 43 | 72 |
①由上表判断,催化剂X____Y(填“优于”或“劣于”),理由是_________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________填标号)。
A.K积、K消均增加 B.v积减小,v消增加
C.K积减小,K消增加 D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。
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