8.乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料,工业生产乙醇的一种反应原理为:
2CO(g)+4H2 (g)?CH3CH2OH(g)+H2O(g)△H1=-a kJ•mol-1
已知:H2O(l)═H2O(g)△H2=+b kJ•mol-1
CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)△H3=-c kJ•mol-1
(1)以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇,其热化学方程式如下:
2CO2(g)+6H2(g)?CH3CH2OH(g)+3H2O(l)△H=-(a+3b-2c)kJ•mol-1
(2)CH4和H2O(g)在催化剂表面发生反应CH4+H2O(g)?CO+3H2,该反应在不同温度下的化学平衡常数如表:
温度/℃8001000110012001400
平衡常数0.451.9248.1276.51771.5
①反应是吸热反应(填“吸热”或“放热”);
②T℃时,向2L密闭容器中投入2.00molCH4和2.00mol H2O(g),5小时后测得反应体系达到平衡状态,此时c(CH4)=0.333mol•L-1,则T=1100℃,该温度下达到平衡时H2的平均生成速率为0.400mol/(L•h)(保留3位有效数字).
(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题.
用CxHy(烃)催化还原NOx可消除氮氧化物的污染.写出CH4与NO2发生反应的化学方程式:CH4+2NO2 $\stackrel{催化剂}{→}$N2+CO2+2H2O.
(4)乙醇-空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y2O3的ZrO2晶体,它在高温下能传导O2-离子.
固体电解质里O2-的移动方向是向负极(填“正极”或“负极”)移动,该电池负极的电极反应式为C2H6O+6O2--12e-=2CO2+3H2O.
6.研究CO、CO2的开发和应用对建设文明社会具有重要的意义.
(1)CO可用于炼铁,已知:Fe2O3(s)+3C(s)═2Fe(s)+3CO(g)△H1=+489.0kJ•mol-1
Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)△H2=-28.5kJ•mol-1
则C(s)+CO2(g)═2CO(g)△H=+172.5kJ•mol-1
(2)电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到.
第一步:2CH3OH(g)?HCOOCH3(g)+2H2(g)
第二步:HCOOCH3(g)?CH3OH(g)+CO(g)
该两步反应常温下均不能自发进行,其原因是两反应都△S>0,常温下不能自发,故△H>0.
在工业生产中,为提高CO的产率,可采取的合理措施有升高反应温度或减小压强(写两条措施).

(3)节能减排是要控制温室气体CO2的排放.
①氨水可用于吸收低浓度的CO2.请写出氨水吸收足量CO2的化学方程式为:2NH3•H2O+CO2=(NH42CO3+H2O.
②利用太阳能和缺铁氧化物[Fe(1-y)O]可将富集到的廉价CO2热解为碳和氧气,实现CO2再资源化,转化过程如图1所示,若生成1mol缺铁氧化物[Fe(1-y)O]同时生成$\frac{1-4y}{6}$mol氧气.
③固体氧化物电解池(SOEC)用于高温电解CO2/H2O,既可高效制备合成气(CO+H2),又可实现CO2的减排,其工作原理如图2.
在c极上反应分两步进行:首先水电解产生氢气,然后氢气与CO2反应产生CO.
写出电极c上发生的电极反应式:H2O+2e-=H2+O2-
若电解得到的1:1的合成气(CO+H2)则通入的CO2和H2O物质的量比值为1:2.
4.丙烷制备丙烯已成为制备丙烯的重要方法之一.
方法 I:丙烷脱氢制丙烯:
①C3H8(g)$?_{△}^{催化剂}$  C3H6(g)+H2(g)△H1
方法 II:丙烷氧化脱氢制丙烯:(投料为C3H8和CO2
②C3H8(g)+CO2(g) $?_{△}^{催化剂}$   C3H6(g)+CO(g)+H2O(g)△H2=165kJ•mol-1
③CO2(g)+H2(g) $?_{△}^{催化剂}$  CO(g)+H2O(g)△H3=41kJ•mol-1
已知:
化学键C-HC-CC═CH-H
键能/kJ•mol-1412348612436
(1)计算△H1=124kJ•mol-1
(2)模拟方法 I制丙烯,在体积可变的反应器中,恒温,维持体系总压强恒定为0.1MPa,加入1mol C3H8(g)时体积为50L,再加入8.5mol水蒸汽作为稀释剂,反应t分钟达到平衡,测得丙烷0.5mol,已知:分压=物质的量分数×总压强.
①计算该温度下反应I的平衡常数K=0.005MPa(KP)或0.001(KC).
②常压下,温度为600K~1000K,水烃比M=10(水烃比是指投料中水蒸汽和丙烷的物质的量之比)时丙烷脱氢平衡转化率与温度变化的曲线如图1,在图1中画出水烃比M=8时的曲线.
(3)模拟方法 II制丙烯,在恒温恒容条件下充入物质的量之比为1:1的丙烷和二氧化碳气体,一段时间后达到平衡,则下列可以判断容器内反应体系达到平衡的是AB.
A.v(C3H8)=v(C3H6)    B.平均相对分子质量不再变化
C.气体密度不再变化               D.丙烷和二氧化碳的物质的量比值不再变化
(4)在相同条件下模拟方法 I与方法 II,测得丙烷的平衡转化率与温度的关系如图2所示,图2中方法 II对应的曲线是M(填“M”或“N”),从化学平衡的角度解释丙烷平衡转化率M高于N的原因方法 II 可看成是发生反应①和反应③,由于反应③会消耗氢气,使得反应①的化学平衡向右移动.

(5)恒温,密闭容器中投入丙烷发生反应①,某压强下反应t时刻后测得丙烷的转化率,然后保持其它初始实验条件不变,分别在不同压强下,重复上述实验,经过相同时间测得丙烷的转化率随压强变化趋势图可能图3中的是ACD.
 0  160149  160157  160163  160167  160173  160175  160179  160185  160187  160193  160199  160203  160205  160209  160215  160217  160223  160227  160229  160233  160235  160239  160241  160243  160244  160245  160247  160248  160249  160251  160253  160257  160259  160263  160265  160269  160275  160277  160283  160287  160289  160293  160299  160305  160307  160313  160317  160319  160325  160329  160335  160343  203614 

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