Question

【題目】（加試題）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，并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____情況下有利于該反應自發進行。

(2)由合成氣反應可以制得甲醇，現研究由甲醇制烯烴的反應

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

副反應： 2CH3OH CH3OCH3+H2O iii

某實驗室控制反應溫度為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)，以恒定的流速通入CH3OH，在相同的壓強下進行兩種催化劑上甲醇制烯烴的對比研究。得到如下實驗數據：(選擇性：轉化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)

①下列說法錯誤的是____________

A．反應進行一段時間后甲醇的轉化率下降，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后乙烯和丙烯的選擇性下降，可能的原因是生成副產物二甲醚

C．使用Cat.1產生的烯烴主要為丙烯，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：_______。

Answer 1

【答案】CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H =-41.3kJmol-1 > 高溫 C NO+ O2 --2e-= NO2

【解析】

（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，判斷出在高溫下有利于該反應自發進行。

（2）①A. 溫度過高，催化劑失去活性，所以工業生產中需定期更換催化劑。

B.由題意可知，甲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后乙烯和丙烯的選擇性下降，可能的原因是生成副產物二甲醚。

C.由 圖可知，小于3小時主要生成丙烯，大于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。

（1）Ⅰ. C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) △H1=+131.3kJ·mol-1①

Ⅱ. C(s)+2H2O(g)==CO2(g)+2H2(g) △H2=+90kJ·mol-1②

①.根據蓋斯定律，用②-①，得到CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H =-41.3kJmol-1，故答案為：CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H =-41.3kJmol-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，判斷出在高溫下有利于該反應自發進行，故答案為：>；高溫。

（2）①A. 溫度過高，催化劑失去活性，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，甲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后乙烯和丙烯的選擇性下降，可能的原因是生成副產物二甲醚，故B正確；

C.由 圖可知，小于3小時主要生成丙烯，大于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：

故答案為：。

（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，故答案為：NO+ O2 --2e-= NO2。