随着石油资源的日益枯竭,天然气的廾发利用越来越受到重视。CH4/CO2催化重整制备合成气(CO和H2)是温室气体CO2和CH4资源化利用的重要途径之一,并受了国内外研究人员的高度重视。回答下列问题:
(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+205.9 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2 kJ·mol-1
CH4/CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H
该催化重整反应的△H=______kJ·mol-1。要缩短该反应达到平衡的时间并提高H2的产率可采取的措施为_____。
(2)向2L刚性密闭容器中充入2molCH4和2mol CO2进行催化重整反应,不同温度下平衡体系中CH4和CO的体积分数()随温度变化如下表所示。
已知b>a>c,则T1______T2(填“>”“<”或“=”)。T1下该反应的平衡常数K=_______(mol2·L-2)
(3)实验硏究表明,载体对催化剂性能起着极为重要的作用,在压强0.03MPa,温度750℃条件下,载体对镍基催化剂性能的影响相关数据如下表:
由上表判断,应选择载体为_______(填化学式),理由是________。
(4)现有温度相同的I、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器,均充入2mol CH4(g)和2 molCO2(g)进行反应,三个容器的反应压强分别为p1atm、p2atm、p3atm,在其他条件相同的情况下,反应均进行到tmin时,CO2的体积分数如图所示,此时I、Ⅱ、Ⅲ个容器中一定处于化学平衡状态的是_______。
(5)利用合成气为原料合成甲醇,其反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在一定温度下查得该反应的相关数据如下表所示:
该反应速率的通式为ν正=k正cm(CO)·cn(H2)(k正是与温度有关的速率常数)。由表中数据可确定反应速率的通式中n=____(取正整数)。若该温度下平衡时组别1的产率为25%,则组别1平衡时的v正=______(保留1位小数)。
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随着石油资源的日益枯竭,天然气的廾发利用越来越受到重视。CH4/CO2催化重整制备合成气(CO和H2)是温室气体CO2和CH4资源化利用的重要途径之一,并受了国内外研究人员的高度重视。回答下列问题:
(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+205.9 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2 kJ·mol-1
CH4/CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H
该催化重整反应的△H=______kJ·mol-1。要缩短该反应达到平衡的时间并提高H2的产率可采取的措施为_____。
(2)向2L刚性密闭容器中充入2molCH4和2mol CO2进行催化重整反应,不同温度下平衡体系中CH4和CO的体积分数()随温度变化如下表所示。
已知b>a>c,则T1______T2(填“>”“<”或“=”)。T1下该反应的平衡常数K=_______(mol2·L-2)
(3)实验硏究表明,载体对催化剂性能起着极为重要的作用,在压强0.03MPa,温度750℃条件下,载体对镍基催化剂性能的影响相关数据如下表:
由上表判断,应选择载体为_______(填化学式),理由是________。
(4)现有温度相同的I、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器,均充入2mol CH4(g)和2 molCO2(g)进行反应,三个容器的反应压强分别为p1atm、p2atm、p3atm,在其他条件相同的情况下,反应均进行到tmin时,CO2的体积分数如图所示,此时I、Ⅱ、Ⅲ个容器中一定处于化学平衡状态的是_______。
(5)利用合成气为原料合成甲醇,其反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在一定温度下查得该反应的相关数据如下表所示:
该反应速率的通式为ν正=k正cm(CO)·cn(H2)(k正是与温度有关的速率常数)。由表中数据可确定反应速率的通式中n=____(取正整数)。若该温度下平衡时组别1的产率为25%,则组别1平衡时的v正=______(保留1位小数)。
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随着石油资源的日益枯竭,天然气的廾发利用越来越受到重视。CH4/CO2催化重整制备合成气(CO和H2)是温室气体CO2和CH4资源化利用的重要途径之一,并受了国内外研究人员的高度重视。回答下列问题:
(1)已知:①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+205.9 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2 kJ·mol-1
CH4/CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H
该催化重整反应的△H=______kJ·mol-1。要缩短该反应达到平衡的时间并提高H2的产率可采取的措施为_____。
(2)向2L刚性密闭容器中充入2molCH4和2mol CO2进行催化重整反应,不同温度下平衡体系中CH4和CO的体积分数()随温度变化如下表所示。
已知b>a>c,则T1______T2(填“>”“<”或“=”)。T1下该反应的平衡常数K=_______(mol2·L-2)
(3)实验硏究表明,载体对催化剂性能起着极为重要的作用,在压强0.03MPa,温度750℃条件下,载体对镍基催化剂性能的影响相关数据如下表:
由上表判断,应选择载体为_______(填化学式),理由是________。
(4)现有温度相同的I、Ⅱ、Ⅲ三个恒压密闭容器,均充入2mol CH4(g)和2 molCO2(g)进行反应,三个容器的反应压强分别为p1atm、p2atm、p3atm,在其他条件相同的情况下,反应均进行到tmin时,CO2的体积分数如图所示,此时I、Ⅱ、Ⅲ个容器中一定处于化学平衡状态的是_______。
(5)利用合成气为原料合成甲醇,其反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),在一定温度下查得该反应的相关数据如下表所示:
该反应速率的通式为ν正=k正cm(CO)·cn(H2)(k正是与温度有关的速率常数)。由表中数据可确定反应速率的通式中n=____(取正整数)。若该温度下平衡时组别1的产率为25%,则组别1平衡时的v正=______(保留1位小数)。
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以CH4、CO2为原料合成乙酸,是综合开发温室气体资源的新方向。
I.CH4.CO2催化重整间接制乙酸
CH4、CO2催化重整制合成气,再利用合成气制乙酸,涉及的反应如下:
反应l:CH4(g)+CO2(g) ⇌2H2(g)+2CO(g)△H
反应2:2H2(g)+CO(g) ⇌CH3OH(g)△H=-90.9kJ·mol-1
反应3:CH3OH(g)+CO(g) ⇌CH3COOH(g)△H=-118.2kJ·mol-1
(1)已知:CH4(g)+CO2(g) ⇌ CH3COOH(g)△H=+37.9kJ·mol-1则“反应l”的△H=_________
(2)“反应1”的化学反应速率v=k[]m·[]n,k为速率常数。1123K和1173K时,分别保持或不变,测得速率v与、的关系如图所示:
①由图可知,下列叙述正确的是_________(填标号)。
A.当10kPa≤≤25kPa时,m=l
B.其他条件不变,增大,速率v不一定增大
C.a、b、c三点速率常数的大小关系为:ka>kb>kc
②若初始时按n(CH4):n(CO2)=1:1进气,且Kb=1.3×10-2mol·g-1·s-1·Kpa-2,则b点的化学反应速率v=_________mol·g-1·s-1。
(3)向盛有催化剂的刚性容器中通入等物质的量的CH4(g)和CO2(g),发生“反应1”。在923K和1173K时,CH4(g)的转化率(α)与时间(t)的关系如图所示。
923K时,CH4(g)的平衡转化率α=_________,若平衡时体系的总压强为p0,平衡常数K923K=____(用含有p0的代数式表示)。
II.CH4、CO2两步法制乙酸
(4)反应CH4(g)+CO2(g)⇌CH3COOH(g)不能自发进行。将该反应拆分成两个连续的步骤进行,可在较温和的条件下实现上述转化,具体过程:
①第二步反应的化学方程式为_________
②为增大CH3COOH的平衡产率,从温度角度考虑,第一步反应在高温下进行,第二步反应在_________进行;从H2浓度的角度考虑,应采取的措施是_________。
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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= -76 kJ·mol−1
C(s)+O2(g) = CO2(g) ΔH= -394 kJ·mol−1
2C(s)+ O2(g) =2 CO(g) ΔH= -222 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(υ)的叙述正确的是________填标号)。
A.K积、K消均增加
B.υ积减小,υ消增加
C.K积减小,K消增加
D.υ消增加的倍数比υ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υ=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=-75kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·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2L的容器中加入2molCH4、1molCO2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:
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___。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
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。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) △H1 K1 C(s)+O2(g) =CO2(g) △H2 K2 ;C(s)+O2(g) =CO(g) △H3 K3;CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H K(其中△H为焓变,K为平衡常数)下列说法正确的是
A. △H=2△H3-2△H2-△H1
B. K=2K3-K2-K1
C. 若平衡时c(CH4):c(CO2):c(CO):c(H2)=1:1:1:1,则K一定等于1(mol/L)2
D. 减小压强可增大CH4(g)和CO2(g)的平衡转化率
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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。
已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g) △H1 K1 C(s)+O2(g) =CO2(g) △H2 K2 ;C(s)+O2(g) =CO(g) △H3 K3;CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H K(其中△H为焓变,K为平衡常数)下列说法正确的是
A. △H=2△H3-2△H2-△H1
B. K=2K3-K2-K1
C. 若平衡时c(CH4):c(CO2):c(CO):c(H2)=1:1:1:1,则K一定等于1(mol/L)2
D. 减小压强可增大CH4(g)和CO2(g)的平衡转化率
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CH4-CO2催化重整时发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),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)某温度下,向1L的密闭容器中充入0.2molCH4与0.1molCO2,发生CH4-CO2催化重整反应,10min时达到平衡,测得平衡混合物中CO(g)的体积分数为20%,则用CH4表示的反应速率为______,CO2的平衡转化率为______。
(2)若CO2的平衡转化率(a)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。由图可知:压强p1______p2(选填“>“、“<“或“=”),理由是______。
(3)在一定温度下,向固定容积为2L的密闭容器中充入0.1moCH4与0.1mo1CO2发生CH4-CO2催化重整反应,达平衡时CO2的平衡转化率为50%,则此条件下该反应的平衡常数为K=______;平衡后保持温度不变,若再充入0.15molCH4、0.15molCO2、0.1molCO、0.1molH2,则此时v正______(选填“>”、“<”或“=”)v逆。
(4)已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g)△H1=-75 kJ•mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H2=-394 kJ•mol-1
C(s)+O2(g)=CO(g)△H3=-111 kJ•mol-1
①催化重整反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=______kJ•mol-1。
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)=CO(g) | ||
△H/(kJ•mol-1) | 75 | 172 | |
活化能/(kJ•mol-1) | 催化剂X | 33 | 91 |
催化剂Y | 43 | 72 |
由上表判断,催化剂X______Y(填“优于”或“劣于”),理由是______。
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对甲烷和CO2的高效利用不仅能缓解大气变暖,而且对日益枯竭的石油资源也有一定的补充作用,甲烷临氧耦合CO2重整反应有:
反应(i):2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g) △H=-71.4kJ•mol-1
反应(ii):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H=+247.0kJ•mol-1
(1)写出表示CO燃烧热的热化学方程式:_____。
(2)在两个体积均为2L的恒容密闭容器中,起始时按表中相应的量加入物质,在相同温度下进行反应(ii):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)(不发生其它反应),CO2的平衡转化率如下表所示:
起始物质的量(n)/mol | CO2的平衡转化率 | ||||
CH4 | CO2 | CO | H2 | ||
Ⅰ | 0.1 | 0.1 | 0 | 0 | 50% |
Ⅱ | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.2 | / |
①下列能说明反应达到平衡状态是_____。
A.v正(CH4)=2v逆(CO)
B.容器内各物质的浓度满足c(CH4)·c(CO2)=c2(CO)·c2(H2)
C.容器内混合气体的总压强不再变化
D.容器内混合气体密度保持不变
②若容器Ⅰ内反应从开始到平衡所用的时间为tmin,则tmin内该反应的平均反应速率为:v(H2)=____(用含t的表达式表示)。
③达到平衡时,容器Ⅰ、Ⅱ内CO的物质的量的关系满足:2n(CO)Ⅰ___n(CO)Ⅱ(填“>”、“=”或“<”)。
(3)将CH4(g)和O2(g)以物质的量比为4:3充入盛有催化剂的恒容密闭容器内,发生上述反应(i):2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g),测得CO的体积分数[ψ(CO)]与温度(T)的关系如图如示。
①T2℃时,CO体积分数最大的原因是____。
②若T2℃时,容器内起始压强为P0,平衡时CO的体积分数为20%,则反应的平衡常数KP=___(用平衡分压强代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(4)2016年我国科研人员根据反应Na+CO2→Na2CO3+C(未配平)研制出一种室温“可呼吸”Na-CO2电池。放电时该电池“吸入”CO2,充电时“呼出”CO2。其放电时的工作原理如图所示,已知吸收的全部CO2中,有转化为Na2CO3固体沉积在多壁碳纳米管(MWCNT)电极表面,写出放电时正极的电极反应式:___。
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