為應對全球石油資源日益緊缺，提高煤的利用效率，我國開發了煤制烯烴技術，並進入工業化試驗階段。(1)煤氣化制合成...

問題詳情：

為應對全球石油資源日益緊缺，提高煤的利用效率，我國開發了煤制烯烴技術，並進入工業化試驗階段。

(1)煤氣化制合成氣(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則CO與水蒸氣反應生成CO2和H2的熱化學方程式為____________。

②反應Ⅱ的△S____0(填“>”或“<”或“=”)，在____情況下有利於該反應自發進行。

(2)由合成氣反應可以製得*醇，現研究由*醇制烯烴的反應

主反應： 2CH3OH  C2H4+2H2O  i      3CH3OH  C3H6+3H2O  ii

副反應： 2CH3OH  CH3OCH3+H2O  iii

某實驗室控制反應温度為400℃，在相同的反應體系中分別填裝等量的兩種催化劑(Cat.1和Cat.2)，以恆定的流速通入CH3OH，在相同的壓強下進行兩種催化劑上*醇制烯烴的對比研究。得到如下實驗數據：(選擇*：轉化的*醇中生成乙烯和*烯的百分比)

①下列説法錯誤的是____________              

A．反應進行一段時間後*醇的轉化率下降，可能的原因是催化劑失活，工業生產中需定期更換催化劑

B．使用Cat.2反應2h後乙烯和*烯的選擇*下降，可能的原因是生成副產物二*醚

C．使用Cat.1產生的烯烴主要為*烯，使用Cat.2產生的烯烴主要為乙烯

D．不管使用Cat.1還是使用Cat.2，都能提高活化分子的百分數

②在上圖中分別畫出反應i在無催化劑、有Cat.1、有Cat.2三種情況下“反應過程—能量”示意圖_______。

(3)連續自動監測氮氧化物(NOx)的儀器動態庫侖儀的工作原 理示意圖如圖，NiO電極上NO發生的電極反應式：_______。

【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.根據蓋斯定律，用②-①，即可解得。

②反應Ⅱ的混亂度增大，故△S>0，根據△H-T△S<0為自發反應，判斷出在高温下有利於該反應自發進行。

（2）①A. 温度過高，催化劑失去活*，所以工業生產中需定期更換催化劑。

B.由題意可知，*醇制烯烴的反應中發生副反應： 2CH3OH ⇌CH3OCH3+H2O，所以使用Cat.2反應2h後乙烯和*烯的選擇*下降，可能的原因是生成副產物二*醚。

C.由 圖可知，小於3小時主要生成*烯，大於3小時主要生成乙烯。

D.催化劑是通過降低反應所需的活化能來增大反應速率的，催化劑使更多的反應物分子成為活化分子。

②反應i在無催化劑、有Cat.1、有Cat.2三種情況下“反應過程—能量”示意圖為：

。

（3）NO失電子，發生氧化反應，NiO電極上發生的電極反應式：NO+ O2 --2e- = NO2。

【詳解】（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.根據蓋斯定律，用Ⅱ-Ⅰ，得到CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g)  △H =-41.3kJ•mol-1，故*為：CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g)  △H =-41.3kJ•mol-1。

②反應Ⅱ的混亂度增大，故△S>0，根據△H-T△S<0為自發反應，判斷出在高温下有利於該反應自發進行，故*為：>；高温。

（2）①A. 温度過高，催化劑失去活*，所以工業生產中需定期更換催化劑，故A正確；

B.由題意可知，*醇制烯烴的反應中發生副反應： 2CH3OH ⇌CH3OCH3+H2O，所以使用Cat.2反應2h後乙烯和*烯的選擇*下降，可能的原因是生成副產物二*醚，故B正確；

C.由 圖可知，小於3小時主要生成*烯，大於3小時主要生成乙烯，故C錯誤；

D.催化劑是通過降低反應所需的活化能來增大反應速率的，催化劑使更多的反應物分子成為活化分子，故D正確；

故選C。

②催化劑能降低反應的活化能，根據圖像可知催化劑1更有利於乙烯的生成，則反應i在無催化劑、有Cat.1、有Cat.2三種情況下“反應過程—能量”示意圖為：

故*為：。

（3）NO失電子，發生氧化反應，NiO電極上發生的電極反應式：NO+ O2 --2e- = NO2，故*為：NO+ O2 --2e- = NO2。

知識點：電離平衡 水解平衡

題型：綜合題