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2020年9月22日，中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上莊嚴(yán)宣布，中國(guó)將力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。研究CO2的轉(zhuǎn)化及高值化利用具有重要意義。
Ⅰ.已知CO2溶于水的過(guò)程及其平衡常數(shù)可表示為：
CO2（g）+H2O（1）?H2CO3 （aq）   K1=
c
（
H
2
C
O
3
）
p
（
C
O
2
）
，p（CO2）表示CO2的平衡壓強(qiáng)Ka1（H2CO3）=4.3×10-7，Ka2（H2CO3）=5.6×10-11，Ka（HClO）=3.0×10-8
（1）天然雨水的pH＜7，用電離方程式解釋其原因
H2CO3?H++
HCO
-
3
H2CO3?H++
HCO
-
3
。
（2）將CO2通入NaClO水溶液中，發(fā)生的主要反應(yīng)為CO2+H2O+ClO-?
HCO
-
3
+HCO。寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式：K=
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
[用K1、Kal（H2CO3）和Ka（HClO）的式子表示]
（3）根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算說(shuō)明CO2通入NaClO水溶液中，主要反應(yīng)并非CO2+H2O+2ClO-?
CO
2
-
3
+2HClO：
前者反應(yīng)的平衡常數(shù)為
K
1
×
K
al
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
=
14
.
33
K
1
，后者反應(yīng)的平衡常數(shù)為
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
×
K
a
2
（
H
2
C
O
3
）
K
2
a
（
HC
l
O
）
=
2
.
68
×
1
0
-
2
K
1
，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于14.33K1
前者反應(yīng)的平衡常數(shù)為
K
1
×
K
al
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
=
14
.
33
K
1
，后者反應(yīng)的平衡常數(shù)為
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
×
K
a
2
（
H
2
C
O
3
）
K
2
a
（
HC
l
O
）
=
2
.
68
×
1
0
-
2
K
1
，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于14.33K1
。
Ⅱ.在雙功能催化劑作用下。由CO2加氫可以合成二甲醚。涉及以下主要反應(yīng)。
反應(yīng)1（甲醇合成）：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）
反應(yīng)2（甲醇脫水）：2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）
反應(yīng)3（逆水汽變換）：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2Og）
相關(guān)物質(zhì)變化的焓變示意圖如表：
 菁優(yōu)網(wǎng) 2CO（g）+2H2O（g）+4H2（g）
2CO2（g）+6H2（g）
2CH3OH（g）+2H2O（g）
CH3OCH3（g）+3H2O（g）
雙功能催化劑通常由甲醇合成活性中心和甲醇脫水活性中心組成。在一定條件下，將CO2與H2以1：3體積比通過(guò)雙功能催化劑，測(cè)定含碳產(chǎn)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化如圖1所示。
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（4）寫(xiě)出反應(yīng)3的熱化學(xué)方程式
CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H=+41.2kJ?mol-1
CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H=+41.2kJ?mol-1
。
（5）在圖2中畫(huà)出采用雙功能催化劑由CO2加氫合成二甲醚的能量變化圖
菁優(yōu)網(wǎng)
菁優(yōu)網(wǎng)
。
（6）下列說(shuō)法正確的是
B
B
。
A.為提高工業(yè)生產(chǎn)效率，合成二甲醚的適宜條件是高溫高壓
B.可通過(guò)監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系中CH3OCH3和H2O濃度比判斷是否達(dá)到平衡
C.反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，若縮小容器體積，反應(yīng)3平衡不發(fā)生移動(dòng)
D.一定溫度、壓強(qiáng)下，尋找活性更高的催化劑，是提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的研究方向

【答案】H2CO3?H++
HCO
-
3
；
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
；前者反應(yīng)的平衡常數(shù)為
K
1
×
K
al
（
H
2
C
O
3
）
K
a
（
HC
l
O
）
=
14
.
33
K
1
，后者反應(yīng)的平衡常數(shù)為
K
1
×
K
a
1
（
H
2
C
O
3
）
×
K
a
2
（
H
2
C
O
3
）
K
2
a
（
HC
l
O
）
=
2
.
68
×
1
0
-
2
K
1
，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于14.33K1；CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H=+41.2kJ?mol-1；菁優(yōu)網(wǎng)；B
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書(shū)面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/8/6 8:0:9組卷：12引用：3難度：0.4
相似題

  • 1．工業(yè)上常用天然氣作為制備CH3OH的原料．已知：
    ①CH4（g）+O2（g）?CO（g）+H2（g）+H2O（g）△H=-321.5kJ/mol
    ②CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H=+250.3kJ/mol
    ③CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H=-90.0kJ/mol
    （1）CH4（g）與O2（g）反應(yīng)生成CH3OH（g）的熱化學(xué)方程式為
     
    ．
    （2）向VL恒容密閉容器中充入a mol CO與2a mol H2，在不同壓強(qiáng)下合成甲醇．CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示：
    菁優(yōu)網(wǎng)
    ①壓強(qiáng)P1
     
    P2（填“＜”、“＞”或“=”）
    ②在100℃、P1壓強(qiáng)時(shí)，平衡常數(shù)為
     
    （用含a、V的代數(shù)式表示）．
    （3）如圖2所示是甲醇燃料電池（電解質(zhì)溶液為稀硫酸）結(jié)構(gòu)示意圖，Pt（a）電極通入的M為
     
    ，電極反應(yīng)式是
     
    ．若用該電池電解CuSO4溶液，當(dāng)?shù)玫?.2g銅時(shí)，參加反應(yīng)的氣體N的體積應(yīng)為
     
    L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

    發(fā)布：2024/11/18 8:0:1組卷：9引用：4難度：0.3

  • 2．將E（s）和F（g）加入密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：E（s）+4F（g）?G（g）已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下表所示。下列說(shuō)法正確的是（　?。?br />
    溫度/℃ 25 230
    平衡常數(shù) 5×104 1.9×10-5

    發(fā)布：2024/11/17 14:30:2組卷：11引用：4難度：0.7

  • 3．已知反應(yīng)：2SO2 （g）+O2（g）?2SO3（g）  ΔH＜0。某溫度下，將2molSO2和1molO2置于10L密閉容器中，反應(yīng)到達(dá)平衡后，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與體系總壓強(qiáng)（p）的關(guān)系如圖甲所示。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　?。?br />菁優(yōu)網(wǎng)

    發(fā)布：2024/11/17 12:0:1組卷：19引用：3難度：0.6
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