催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生兩個反應(yīng),分別生成CH3OH和CO。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2
某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2,經(jīng)過相同反應(yīng)時間,不同溫度、不同催化劑的數(shù)據(jù)如表(均未達(dá)到平衡狀態(tài)):
T(K) | 催化劑 | CO2轉(zhuǎn)化率(%) | 甲醇選擇性(%) |
543 | Cat.1 | 12.3 | 42.3 |
543 | Cat.2 | 10.9 | 72.7 |
553 | Cat.1 | 15.3 | 39.1 |
553 | Cat.2 | 12.0 | 71.6 |
已知:①CO和H2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為283.0kJ/mol和285.8kJ/mol;
②H2O(l)═H2O(g) ΔH3=+44.0kJ/mol。
請回答:
(1)反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)表達(dá)式K=
c
(
C
H
3
OH
)
?
c
(
H
2
O
)
c
(
C
O
2
)
?
c
3
(
H
2
)
c
(
C
H
3
OH
)
?
c
(
H
2
O
)
c
(
C
O
2
)
?
c
3
(
H
2
)
(2)寫出表示H2燃燒熱的熱化學(xué)方程式
1
2
1
2
(3)計算反應(yīng)Ⅱ的ΔH2=
+41.2
+41.2
kJ/mol。(4)有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有
CD
CD
。A.使用催化劑Cat.1
B.使用催化劑Cat.2
C.降低反應(yīng)溫度
D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度
E.增大CO2和H2的初始投料比
(5)如圖,在圖中分別畫出反應(yīng)Ⅰ在無催化劑、有Cat.1和Cat.2三種情況下“反應(yīng)過程~能量”示意圖
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(6)表中實驗數(shù)據(jù)表明,使用同一種催化劑時,隨溫度升高,CO2的轉(zhuǎn)化率升高,但甲醇的選擇性降低,原因是
反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ為吸熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動,反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動,且以反應(yīng)Ⅱ為主
反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ為吸熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動,反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動,且以反應(yīng)Ⅱ為主
。【答案】;O2(g)+H2(g)=H2O(l)△=-285.8kJ?mol-1;+41.2;CD;
;反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ為吸熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動,反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動,且以反應(yīng)Ⅱ為主
c
(
C
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3
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)
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2
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)
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C
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3
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H
2
)
1
2
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:27引用:1難度:0.5
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1.升高溫度,下列數(shù)據(jù)不一定增大的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:31引用:4難度:0.7 -
2.催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生以下兩個平衡反應(yīng)。下列有關(guān)說法不正確的是( ?。?br />①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ?mol-1
②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ?mol-1發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:90引用:3難度:0.5 -
3.現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化,既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放,又可以擴(kuò)大水煤氣的用途.甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來合成甲醇CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
(1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關(guān)說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率
d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
(2)已知在常溫常壓下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ?mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ?mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ?mol-1
則:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
(3)2009年10月,中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
①該電池正極的電極反應(yīng)式為
②工作一段時間后,當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時,有
(4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:25引用:3難度:0.5
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