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1、热练(六)和化工生产有关的曲线的分析与应用1CO2催化加氢合成甲醇(反应)中伴随着反应的发生：反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H41 kJmol1反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H49 kJmol1恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OH的选择性100%。(1)温度高于300 ，CO2平衡转化率随温度的升高而上升的原因是_。(2)220 时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OH的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OH选择性的
2、措施有_(写出两点)。答案(1)反应的H0，反应的H0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OH的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度(2)增大压强；使用对反应催化活性更高的催化剂解析(1)由题干可知：反应的H0，故温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升；而反应的H0，故温度升高使CO2转化为CH3OH的平衡转化率下降，但由于上升幅度超过下降幅度，最终导致CO2的平衡转化率上升。(2)根据CH3OH的选择性100%，想提高其选择性，应该使得平衡向生成CH3OH的方向移动，温度不能改变，只能改变压强和浓度，若增大H2的浓度，反应也向正向移动，CH3OH的选择性不
3、一定提高，但是增大压强，反应平衡不移动，反应平衡正向移动，CH3OH的选择性一定提高，同时也可通过改变催化剂来控制反应和反应的发生，寻找一种对反应催化活性更高的催化剂来提高其选择性。2丙烯是三大合成材料的基本原料之一，可用于生产多种重要有机化工原料。由丙烷制丙烯的两种方法如下：.丙烷氧化脱氢法：C3H8(g)O2(g)C3H6(g)H2O(g)H1.丙烷无氧脱氢法：C3H8(g)C3H6(g)H2(g)H2124 kJmol1请回答下列问题：(1)已知H2(g)O2(g)=H2O(g)H242 kJmol1，由此计算H1_kJmol1。(2)在催化剂作用下，C3H8氧化脱氢除生成C3H6外，还
4、生成CO、CO2等物质。C3H8的转化率和C3H6的产率随温度变化关系如图所示。图中C3H8的转化率随温度升高而上升的原因是_。在550 时，C3H6的选择性为_(保留1位小数)(C3H6的选择性100%)。C3H6的选择性：550 _575 (填“大于”或“小于”)。答案(1)118(2)温度升高，反应速率加快61.5%大于解析(1)根据盖斯定律，把C3H8(g)C3H6(g)H2(g)H2124 kJmol1和H2(g)O2(g)=H2O(g)H242 kJmol1相加即得C3H8(g)O2(g)C3H6(g)H2O(g)H1124 kJmol1242 kJmol1118 kJmol1。(
5、2)该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，C3H8的转化率应该降低，但实际上C3H8的转化率随温度的升高而增大，可能是升高温度，催化剂的活性增大，反应速率加快的缘故。由图可知，550 时，C3H8的转化率为13%，C3H6的产率为8%，设参加反应的C3H8为100 mol，则生成的C3H6为8 mol，则C3H6的选择性为100%61.5%。550 时，C3H6的选择性为61.5%,575 时，C3H6的选择性为100%51.5%，因此550 时C3H6的选择性大于575 时C3H6的选择性。3CH4CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术，具有广阔的市场前景、经济效应和社
6、会意义。该过程中涉及的反应如下。主反应：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)H1副反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H241.0 kJmol1回答下列问题：(1)已知CH4、CO和H2的燃烧热分别为890.3 kJmol1、283.0 kJmol1和285.8 kJmol1，该催化重整主反应的H1_kJmol1。有利于提高CO2平衡转化率的条件是_(填字母)。A高温高压 B高温低压C低温高压 C低温低压(2)在刚性密闭容器中，进料比分别等于1.0、1.5、2.0，且反应达到平衡状态。甲烷的质量分数随温度变化的关系如图甲所示，曲线c对应的_；反应体系中，随温度变化的关
7、系如图乙所示，随着进料比的增加，的值_(填“增大”“不变”或“减小”)，其原因是_。答案(1)247.3B(2)2.0减小随着投料比的增加，n(CO2)增大，副反应平衡正向移动，导致n(CO)增多，n(H2)减少，的值减小解析(1)根据题中所给条件，可以列出：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H3890.3 kJmol1CO(g)O2(g)=CO2(g)H4283.0 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(l)H5285.8 kJmol1，根据盖斯定律可得H1H32(H4H5)890.3 kJmol12(283.0 kJmol1285.8 kJmol1)247.3 kJm
8、ol1；主反应：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)，反应物化学计量数之和小于生成物化学计量数之和，并且该反应为吸热反应，故高温低压有利于二氧化碳的转化。(2)甲烷的质量分数为，由a、b、c三条曲线的起始投入甲烷的质量分数可知，甲烷的质量分数越大，越小，故曲线c对应的2.0。可对比同一温度下，三条曲线的横坐标的大小，由图可知随着进料比的增加，的值减小，其原因是随着进料比的增加，n(CO2)增大，副反应平衡正向移动，导致n(CO)增多，n(H2)减少，的值减小。4乙醇水蒸气重整制氢是一种来源广泛的制备氢气的方法，主要反应为C2H5OH(g)3H2O(g)6H2(g)2CO2(g)H1
9、同时发生如下反应：C2H5OH(g)H2(g)CO(g)CH4(g)H249.6 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H341.4 kJmol1(1)根据图1信息，计算反应的H1_。(2)已知在某催化剂作用下，乙醇的转化率、氢气的产率和体系中含碳物质百分含量随温度的变化如图2所示。随着温度的升高，CO2的百分含量先增大后减小的原因为_；催化剂发挥作用的最佳温度是_。(3)Akande等研究了NiAl2O3催化剂上乙醇水蒸气重整反应的性能，提出了粗略的反应机理，如图3所示，其中C2H5OH分解为该反应的决速步骤。在此反应历程中，所需活化能最大的步骤是_。反应物在催化剂表面的吸
10、附，对于此反应的进行起着至关重要的作用，可以提高C2H5OH在催化剂表面的吸附速率的措施为_(填字母)。a提高水蒸气的浓度b增大乙醇蒸气的分压c增大催化剂的比表面积d降低产物浓度乙醇水蒸气重整制氢反应，在其他条件一定的情况下，不同催化剂对氢气产率的影响如图4所示，M点处氢气的产率_(填“可能是”“一定是”或“一定不是”)该反应的平衡产率，原因为_。答案(1)183.5 kJmol1(2)低温时以反应为主，反应为吸热反应，随着温度的升高平衡正向移动，CO2的产率增大，高温时以反应为主，反应为放热反应，随着温度升高平衡逆向移动，产率下降723 K(3)步骤bc一定不是M点处氢气的产率小于其他催化剂
11、作用下氢气的产率，催化剂不影响平衡转化率解析(1)由图像知H1E生成物E反应物1 756 kJmol11 572.5 kJmol1183.5 kJmol1。(2)低温时以反应为主，反应为吸热反应，随着温度的升高平衡正向移动，CO2的产率增大，高温时以反应为主，反应为放热反应，随着温度升高平衡逆向移动，产率下降；由图像可知，723 K时二氧化碳的百分含量最高，乙醇的转化率较大，温度高于723 K二氧化碳的含量反而减小，所以最佳温度为723 K。(3)反应的决速步，速率最小，活化能最大，故所需活化能最大的步骤是步骤。5羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂，能防治某些害虫和真菌的危害。以FeOOH作催化
12、剂，分别以CO和CO2为碳源，与H2S反应均能产生COS，反应如下：反应：CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)反应：CO2(g)H2S(g)COS(g)H2O(g)(1)以CO为碳源制COS反应分两步进行，其反应过程能量变化如图所示。CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)H_。决定COS生成速率的步骤是_(填“第1步”或“第2步”)。(2)在密闭容器中按下表投料，分别发生反应和反应(N2不参与反应)，反应时间和压强相同时，测得COS的物质的量分数随温度变化关系如图实线所示(虚线表示平衡曲线)。反应反应起始投料COH2SN2CO2H2SN2起始物质的量分数/%11981198已知相同条件下，反应速率比反应快。反应的平衡曲线是_(填字母)。8001 200 时，曲线d中COS物质的量分数不断增大，原因是_
