学进去-教育应平等而普惠
试题
类型:解答题
难度系数:0.65
所属科目:高中化学
甲烷化反应即为氢气和碳氧化物反应生成甲烷,有利于实现碳循环利用。
已知涉及的反应如下:反应Ⅰ:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g);ΔH1=−206.2kJ·mol−1
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g);ΔH2
反应Ⅲ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g);ΔH3=−165kJ·mol−1
积碳反应(CO的歧化反应和CH4的裂解反应是催化剂积碳的主要成因:2CO(g)CO2(g)+C(s)(反应Ⅳ);CH4(g)C(s)+2H2(g)(反应Ⅴ)。
(1)ΔH2=___________kJ·mol−1
(2)在360℃时,在固定容积的容器中进行上述反应(不考虑积碳反应),平衡时CO和H2的转化率及CH4和CO2的产率随变化的情况如图1所示。

①图中表示CO转化率、CH4产率变化的曲线分别是______________________(填标号),A、C两点的值相同,C点通过改变温度达到A点,则A、B、C三点温度由大到小的顺序是___________
②按=3:1向恒容容器内投料,初始压强为p0,若仅发生Ⅰ、Ⅱ两个反应,达到平衡时总压为,CO的平衡转化率为a,则CH4的选择性=___________%,[CH4的选择性=]反应Ⅰ的Kp=___________(用分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)已知各反应的平衡常数随温度的变化曲线如图2所示,相同时间内甲烷产率随温度升高的变化曲线如图3。

由图2可知,CO的歧化反应属于___________(填“吸热”或“放热”)反应,相同时间内CH4的产率在温度高于330℃时降低的可能原因之一是催化剂活性降低,高温导致催化剂活性降低的原因是___________。研究发现,铜基催化剂可以促进二氧化碳(CO2)转换成一氧化碳(CO)、甲醛(CH2O)或乙烯(CH2=CH2)及乙醇(CH3CH2OH)等多碳化合物,对于“碳达峰”和“碳中和”目标的顺利实现具有积极推动作用。
(4)铜基催化剂铁表面上铁原子吸附离解的碳原子局部示意图如图所示(图中小黑球代表碳原子,灰球代表铜原子)。则催化剂表面上C/Cu原子数比为___________

(5)已和CO2在高温高压下所形成的晶体的晶胞如图所示,CO2的晶胞参数(棱长)apm,其密度为bg•cm−3,则阿伏加德罗常数为___________(列出计算式即可)。

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