专题20 化学反应原理综合应用公开课教案教学设计课件资料.docxVIP

专题20化学反应原理综合应用

1．【2023·浙江省1月选考】“碳达峰?碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：

I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)?H1=+247kJ?mol-1，K1

II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)?H2=+41kJ?mol-1，K2

请回答：

(1)有利于提高CO2平衡转化率的条件是___________。

A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压

(2)反应CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的?H=_________kJ?mol-1，K=_________(用K1、K2表示)。

(3)恒压、750℃时，CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化。

①下列说法正确的是__________。

A．Fe3O4可循环利用，CaO不可循环利用

B．过程ii，CaO吸收CO2可促进Fe3O4氧化CO的平衡正移

C．过程ii产生的H2O最终未被CaO吸收，在过程iii被排出

D．相比于反应I，该流程的总反应还原1molCO2需吸收的能量更多

②过程ii平衡后通入He，测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程iii，结合平衡移动原理，解释CO物质的量上升的原因______________________________。

(4)CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R=?n(CO2)/?n(CH4)(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化之比)。

①常压下CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，某一时段内CH4和CO2的转化率随温度变化如图1，请在图2中画出400~1000℃之间R的变化趋势，并标明1000℃时间R值。

②催化剂X可提高R值，另一时段内CH4转化率、R值随温度变化如下表：

温度/℃

480

500

520

550

CH4转化率/%

7.9

11.5

20.2

34.8

R

2.6

2.4

2.1

1.8

下列说法不正确的是___________

A.R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应II的速率

B.温度越低，含氢产物中H2O占比越高

C.温度升高，CH4转化率增加，CO2转化率降低，R值减小

D.改变催化剂提高CH4转化率，R值不一定增大

2．【2022·浙江省6月选考】主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。

(1)回收单质硫。将三分之一的H2S燃烧，产生的SO2与其余H2S混合后反应：。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为c(H2S)=2.0×10-5mol·L－1、c(SO2)=5.0×10-5mol·L－1、c(H2O)=4.0×10-3mol·L－1，计算该温度下的平衡常数_______。

(2)热解H2S制H2。根据文献，将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应：

Ⅰ???2H2S(g)2H2(g)+S2(g)ΔH1＝170kJ·mol?1

Ⅱ???CH4(g)+S2(g)CS2(g)+2H2(g)ΔH2＝64kJ·mol?1

总反应：

Ⅲ????2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)

投料按体积之比V(H2S)：V(CH4)=2：1，并用N2稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如下表：

温度/℃

950

1000

1050

1100

1150

H2/V(%)

0.5

1.5

3.6

5.5

8.5

CS2/V(%)

0.0

0.0

0.1

0.4

1.8

请回答：

①反应Ⅲ能自发进行的条件是_______。

②下列说法正确的是_______。

A．其他条件不变时，用Ar替代N2作稀释气体，对实验结果几乎无影响

B．其他条件不变时，温度越高，H2S的转化率越高

C．由实验数据推出H2S中的S-H键强于CH4中的键

D．恒温恒压下，增加N2的体积分数，H2的浓度升高

③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图_______。

④在1000℃，常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比[V(H2S)：V(CH4)]，H2S的转化率不变，原因是_______。

⑤在950℃~1150℃范围内(其他条件不变)，S2(g)的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析原因_______。

3．【2022·浙江省1月选考】工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答：

(1)在C和O2的反应体系中：

反应1：C(s)+O2(