题目

为应对全球石油资源日益紧缺，提高煤的利用效率，我国开发了煤制烯烃技术，并进入工业化试验阶段。 (1)煤气化制合成气(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则CO与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为____________。 ②反应Ⅱ的△S____0(填“>”或“<”或“=”)，在____情况下有利于该反应自发进行。 (2)由合成气反应可以制得甲醇，现研究由甲醇制烯烃的反应 主反应： 2CH3OH  C2H4+2H2O  i      3CH3OH  C3H6+3H2O  ii 副反应： 2CH3OH  CH3OCH3+H2O  iii 某实验室控制反应温度为400℃，在相同的反应体系中分别填装等量的两种催化剂(Cat.1和Cat.2)，以恒定的流速通入CH3OH，在相同的压强下进行两种催化剂上甲醇制烯烃的对比研究。得到如下实验数据：(选择性：转化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)   ①下列说法错误的是____________               A．反应进行一段时间后甲醇的转化率下降，可能的原因是催化剂失活，工业生产中需定期更换催化剂 B．使用Cat.2反应2h后乙烯和丙烯的选择性下降，可能的原因是生成副产物二甲醚 C．使用Cat.1产生的烯烃主要为丙烯，使用Cat.2产生的烯烃主要为乙烯 D．不管使用Cat.1还是使用Cat.2，都能提高活化分子的百分数 ②在上图中分别画出反应i在无催化剂、有Cat.1、有Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图_______。 (3)连续自动监测氮氧化物(NOx)的仪器动态库仑仪的工作原 理示意图如图，NiO电极上NO发生的电极反应式：_______。 答案：【答案】    (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.根据盖斯定律，用②-①，即可解得。 ②反应Ⅱ的混乱度增大，故△S>0，根据△H-T△S<0为自发反应，判断出在高温下有利于该反应自发进行。 （2）①A. 温度过高，催化剂失去活性，所以工业生产中需定期更换催化剂。 B.由题意可知，甲醇制烯烃的反应中发生副反应： 2CH3OH ⇌CH3OCH3+H2O，所以使用Cat.2反应2h后乙烯和丙烯的选择性下降，可能的原因是生成副产物二甲醚。 C.由 图可知，小于3小时主要生成丙烯，大于3小时主要生成乙烯。 D.催化剂是通过降低反应所需的活化能来增大反应速率的，催化剂使更多的反应物分子成为活化分子。 ②反应i在无催化剂、有Cat.1、有Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图为： 。 （3）NO失电子，发生氧化反应，NiO电极上发生的电极反应式：NO+ O2 --2e- = NO2。 【详解】（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.根据盖斯定律，用Ⅱ-Ⅰ，得到CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g)  △H =-41.3kJ•mol-1，故答案为：CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g)  △H =-41.3kJ•mol-1。 ②反应Ⅱ的混乱度增大，故△S>0，根据△H-T△S<0为自发反应，判断出在高温下有利于该反应自发进行，故答案为：>；高温。 （2）①A. 温度过高，催化剂失去活性，所以工业生产中需定期更换催化剂，故A正确； B.由题意可知，甲醇制烯烃的反应中发生副反应： 2CH3OH ⇌CH3OCH3+H2O，所以使用Cat.2反应2h后乙烯和丙烯的选择性下降，可能的原因是生成副产物二甲醚，故B正确； C.由 图可知，小于3小时主要生成丙烯，大于3小时主要生成乙烯，故C错误； D.催化剂是通过降低反应所需的活化能来增大反应速率的，催化剂使更多的反应物分子成为活化分子，故D正确； 故选C。 ②催化剂能降低反应的活化能，根据图像可知催化剂1更有利于乙烯的生成，则反应i在无催化剂、有Cat.1、有Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图为： 故答案为：。 （3）NO失电子，发生氧化反应，NiO电极上发生的电极反应式：NO+ O2 --2e- = NO2，故答案为：NO+ O2 --2e- = NO2。

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