为应对全球石油资源日益紧缺,提高煤的利用效率,我国开发了煤制烯烃技术,并进入工业化试验阶段。(1)煤气化制合成...
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为应对全球石油资源日益紧缺,提高煤的利用效率,我国开发了煤制烯烃技术,并进入工业化试验阶段。
(1)煤气化制合成气(CO和H2)
已知: Ⅰ. C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) △H1=+131.3kJ·mol-1
Ⅱ. C(s)+2H2O(g)==CO2(g)+2H2(g) △H2=+90kJ·mol-1
①则CO与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为____________。
②反应Ⅱ的△S____0(填“>”或“<”或“=”),在____情况下有利于该反应自发进行。
(2)由合成气反应可以制得*醇,现研究由*醇制烯烃的反应
主反应: 2CH3OH C2H4+2H2O i 3CH3OH C3H6+3H2O ii
副反应: 2CH3OH CH3OCH3+H2O iii
某实验室控制反应温度为400℃,在相同的反应体系中分别填装等量的两种催化剂(Cat.1和Cat.2),以恒定的流速通入CH3OH,在相同的压强下进行两种催化剂上*醇制烯烃的对比研究。得到如下实验数据:(选择*:转化的*醇中生成乙烯和*烯的百分比)
①下列说法错误的是____________
A.反应进行一段时间后*醇的转化率下降,可能的原因是催化剂失活,工业生产中需定期更换催化剂
B.使用Cat.2反应2h后乙烯和*烯的选择*下降,可能的原因是生成副产物二*醚
C.使用Cat.1产生的烯烃主要为*烯,使用Cat.2产生的烯烃主要为乙烯
D.不管使用Cat.1还是使用Cat.2,都能提高活化分子的百分数
②在上图中分别画出反应i在无催化剂、有Cat.1、有Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图_______。
(3)连续自动监测氮氧化物(NOx)的仪器动态库仑仪的工作原 理示意图如图,NiO电极上NO发生的电极反应式:_______。
【回答】
【*】 (1). CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H =-41.3kJ•mol-1 (2). > (3). 高温 (4). C (5). (6). NO+ O2 --2e- = NO2
【解析】
【分析】
(1)①.根据盖斯定律,用②-①,即可解得。
②反应Ⅱ的混乱度增大,故△S>0,根据△H-T△S<0为自发反应,判断出在高温下有利于该反应自发进行。
(2)①A. 温度过高,催化剂失去活*,所以工业生产中需定期更换催化剂。
B.由题意可知,*醇制烯烃的反应中发生副反应: 2CH3OH ⇌CH3OCH3+H2O,所以使用Cat.2反应2h后乙烯和*烯的选择*下降,可能的原因是生成副产物二*醚。
C.由 图可知,小于3小时主要生成*烯,大于3小时主要生成乙烯。
D.催化剂是通过降低反应所需的活化能来增大反应速率的,催化剂使更多的反应物分子成为活化分子。
②反应i在无催化剂、有Cat.1、有Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图为:
。
(3)NO失电子,发生氧化反应,NiO电极上发生的电极反应式:NO+ O2 --2e- = NO2。
【详解】(1)Ⅰ. C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) △H1=+131.3kJ·mol-1
Ⅱ. C(s)+2H2O(g)==CO2(g)+2H2(g) △H2=+90kJ·mol-1
①.根据盖斯定律,用Ⅱ-Ⅰ,得到CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H =-41.3kJ•mol-1,故*为:CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H =-41.3kJ•mol-1。
②反应Ⅱ的混乱度增大,故△S>0,根据△H-T△S<0为自发反应,判断出在高温下有利于该反应自发进行,故*为:>;高温。
(2)①A. 温度过高,催化剂失去活*,所以工业生产中需定期更换催化剂,故A正确;
B.由题意可知,*醇制烯烃的反应中发生副反应: 2CH3OH ⇌CH3OCH3+H2O,所以使用Cat.2反应2h后乙烯和*烯的选择*下降,可能的原因是生成副产物二*醚,故B正确;
C.由 图可知,小于3小时主要生成*烯,大于3小时主要生成乙烯,故C错误;
D.催化剂是通过降低反应所需的活化能来增大反应速率的,催化剂使更多的反应物分子成为活化分子,故D正确;
故选C。
②催化剂能降低反应的活化能,根据图像可知催化剂1更有利于乙烯的生成,则反应i在无催化剂、有Cat.1、有Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图为:
故*为:。
(3)NO失电子,发生氧化反应,NiO电极上发生的电极反应式:NO+ O2 --2e- = NO2,故*为:NO+ O2 --2e- = NO2。
知识点:电离平衡 水解平衡
题型:综合题
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