隨著我國碳達峰、碳中和目標的確定,含碳化合物的綜合利用備受關(guān)注。CO2和H2合成甲醇是CO2資源化利用的重要方法。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)═H2O(g)+CO(g)ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)ΔH2=-90.0kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅲ:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=-49.0kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)反應(yīng)Ⅰ的ΔH1=+41.0kJ/mol+41.0kJ/molkJ?mol-1;已知由實驗測得反應(yīng)Ⅰ的v正=k正c(CO2)?c(H2),v逆=k逆?c(H2O)?c(CO)(k正、k逆為速率常數(shù),與溫度、催化劑有關(guān))。若平衡后升高溫度,則k逆k正 減小減小(填“增大”“不變”或“減小”)。
(2)①下列措施一定能使CO2的平衡轉(zhuǎn)化率提高的是 ACAC(填字母)。
A.增大壓強
B.升高溫度
C.增大H2與CO2的投料比
D.改用更高效的催化劑
②恒溫(200℃)恒壓條件下,將1molCO2和1molH2充入某密閉容器中,反應(yīng)達到平衡時,CO2的轉(zhuǎn)化率為a,CH3OH的物質(zhì)的量為bmol,則此溫度下反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kx=b2-2b×a2-2b1-a2-2b×(1-a-2b2-2b)3b2-2b×a2-2b1-a2-2b×(1-a-2b2-2b)3[寫出含有a、b的計算式;對于反應(yīng)mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g),Kx=xp(C)?xq(D)xm(A)?xn(B),x為物質(zhì)的量分數(shù)。已知CH3OH的沸點為64.7℃]。其他條件不變,H2起始量增加到3mol,達平衡時a=0.5,b=0.3,平衡體系中H2的物質(zhì)的量分數(shù)為 56%56%(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
(3)反應(yīng)Ⅲ可能的反應(yīng)歷程如圖所示。

注:方框內(nèi)包含微粒種類及數(shù)目、微粒的相對總能量(括號里的數(shù)字或字母,單位:eV)。其中,TS表示過渡態(tài)、*表示吸附在催化劑上的微粒。
①反應(yīng)歷程中,生成甲醇的決速步驟的反應(yīng)方程式為 HCOOH*(g)+2H2*(g)=H2COOH*(g)+32H2*(g)[或HCOOH*(g)+12H2*(g)=H2COOH*(g)]HCOOH*(g)+2H2*(g)=H2COOH*(g)+32H2*(g)[或HCOOH*(g)+12H2*(g)=H2COOH*(g)]。
②相對總能量E=-0.51-0.51eV(計算結(jié)果保留2位小數(shù))。(已知:1eV=1.6×10-22kJ)
k
逆
k
正
b
2
-
2
b
×
a
2
-
2
b
1
-
a
2
-
2
b
×
(
1
-
a
-
2
b
2
-
2
b
)
3
b
2
-
2
b
×
a
2
-
2
b
1
-
a
2
-
2
b
×
(
1
-
a
-
2
b
2
-
2
b
)
3
x
p
(
C
)
?
x
q
(
D
)
x
m
(
A
)
?
x
n
(
B
)
3
2
1
2
3
2
1
2
【考點】化學(xué)平衡的計算;反應(yīng)熱和焓變.
【答案】+41.0kJ/mol;減小;AC;;56%;HCOOH*(g)+2H2*(g)=H2COOH*(g)+H2*(g)[或HCOOH*(g)+H2*(g)=H2COOH*(g)];-0.51
b
2
-
2
b
×
a
2
-
2
b
1
-
a
2
-
2
b
×
(
1
-
a
-
2
b
2
-
2
b
)
3
3
2
1
2
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:58引用:1難度:0.5
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1.氫氣最早于16世紀被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
(1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
(2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時,向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強
D.加入合適的催化劑
(4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( )
發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:67引用:6難度:0.6 -
3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
(1)此時A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:164引用:26難度:0.3
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