題目列表(包括答案和解析)
除去水蒸氣后的水煤氣主要含H2、CO、CO2及少量的H2S、CH4,繼續(xù)除去H2S后,可采用催化或非催化轉(zhuǎn)化技術(shù),將CH4轉(zhuǎn)化成CO,得到CO、CO2和H2的混合氣體,是理想的合成甲醇原料氣.
(1)制水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),此反應(yīng)是吸熱反應(yīng).
①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為________;
②下列能增大碳的轉(zhuǎn)化率的措施是________;
A.加入C(s)
B.加入H2O(g)
C.升高溫度
D.增大壓強
(2)將CH4轉(zhuǎn)化成CO,工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù),其反應(yīng)原理為:
CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(g);ΔH=-519 kJ/mol.工業(yè)上要選擇合適的催化劑,分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗(其他條件相同)
①X在750℃時催化效率最高,能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍;
②Y在600℃時催化效率最高,能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍;
③Z在440℃時催化效率最高,能使逆反應(yīng)速率加快約1×106倍;
根據(jù)上述信息,你認為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是________(填“X”或“Y”或“Z”),選擇的理由是________;
(3)請在坐標圖中,畫出上述反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖,并進行必要標注.
(4)合成氣合成甲醇的主要反應(yīng)是:
2H2(g)+CO(g)CH3OH(g);ΔH=-90.8 kJ·mol-1,T℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160.此溫度下,在密閉容器中開始只加入CO、H2,反應(yīng)10 min后測得各組分的濃度如下:
①該時間段內(nèi)反應(yīng)速率v(H2)=________mol·L-1·min-1.
②比較此時正、逆反應(yīng)速率的大。簐正________v逆(填“>”、“<”或“=”)
(5)生產(chǎn)過程中,合成氣要進行循環(huán),其目的是________.
乙醇是一種可燃性液體,按一定比例混合的乙醇汽油是一種新型清潔車用燃料,某科研機構(gòu)研究利用CO2合成乙醇的方法:
(i)2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH1
原料氣氫氣
(ii)CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)?? ΔH2
回答下列問題:
(1)使用乙醇汽油(汽油用戊烷代替)燃料時.氣缸工作時進行的反應(yīng)較多,寫出燃燒產(chǎn)生有毒氣體CO、NO的所有反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________。
(2)反應(yīng)(i)中能夠提高氫氣轉(zhuǎn)化率的措施有____。
A.增大壓強????? B.加催化劑?????? C.增大CO2的濃度????? D.及時分離體系中的乙醇
(3)利用CO合成乙醇是目前工業(yè)生產(chǎn)較為成熟的工藝。已知下列熱化學(xué)方程式:
(iii)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)?? ΔH3
寫出以CO(g)與H2(g)為原料合成乙醇的熱化學(xué)方程式:___________________(焓變用H1、H3表示)。
(4)反應(yīng)(ii)中的甲烷和水蒸氣是在特定的催化劑表面上進行的,該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)如下表:
?? 由此推知反應(yīng)(ii)的焓變H2________0(填“>”、“=”或“<”)。某溫度下,向容積為1 L的密閉容器中加入1 mol甲烷和1mol水蒸氣,經(jīng)過5h反應(yīng)達到平衡狀態(tài),此時測得CH4的濃度變?yōu)?/span>0.5 mol/L。該溫度下,反應(yīng)(ii)的平衡常數(shù)K=__________________,反應(yīng)開始至達到平衡時氫氣的反應(yīng)速率v(H2)=_________。
(5)機動車在改用乙醇汽油后,并不能減少氮氧化物的排放。使用合適的催化劑可使NO轉(zhuǎn)化為氮氣,實驗測得NO轉(zhuǎn)化為氮氣的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如下圖所示:
由圖像可知,在沒有CO情況下,溫度超過775K,NO的轉(zhuǎn)化率減小,造成這種現(xiàn)象的原因可能是___________________________;在NO和CO物質(zhì)的量之比為1:1的情況下,應(yīng)控制的最佳溫度為__________________左右。
乙醇是一種可燃性液體,按一定比例混合的乙醇汽油是一種新型清潔車用燃料,某科研機構(gòu)研究利用CO2合成乙醇的方法:
(i)2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH1
原料氣氫氣
(ii)CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH2
回答下列問題:
(1)使用乙醇汽油(汽油用戊烷代替)燃料時.氣缸工作時進行的反應(yīng)較多,寫出燃燒產(chǎn)生有毒氣體CO、NO的所有反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________。
(2)反應(yīng)(i)中能夠提高氫氣轉(zhuǎn)化率的措施有____。
A.增大壓強 | B.加催化劑 | C.增大CO2的濃度 | D.及時分離體系中的乙醇 |
A.增大壓強 | B.加催化劑 | C.增大CO2的濃度 | D.及時分離體系中的乙醇 |
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