Question

【题目】（加试题）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：_______。

Answer 1

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

【解析】

（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。

（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.根据盖斯定律，用②-①，得到CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H =-41.3kJmol-1，故答案为：CO(g)+ H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H =-41.3kJmol-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。