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CO2資源化利用是解決資源和能源短缺、減少碳排放的一種途徑。
Ⅰ.CO2制甲醇。以In2O3作催化劑,可使CO2在溫和的條件下轉(zhuǎn)化為甲醇,經(jīng)歷如下過程:
i.催化劑活化:In2O3(無活性)
還原
氧化
In2O3-x(有活性)。
ii.CO2與H2在活化后的催化劑表面可逆的發(fā)生反應(yīng)①,其反應(yīng)歷程如圖1。同時伴隨反應(yīng)②:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ/mol。

(1)反應(yīng)①中每生成1molCH3OH(g)放熱49.3kJ,寫出其熱化學(xué)方程式
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.3kJ/mol
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.3kJ/mol
。
(2)CO2與H2混合氣體以不同的流速通過反應(yīng)器,氣體流速與CO2轉(zhuǎn)化率、CH3OH選擇性的關(guān)系如圖2。已知:CH3OH選擇性=
n
生成
C
H
3
OH
所消耗的
C
O
2
的量
n
發(fā)生轉(zhuǎn)化的
C
O
2
的量
,CH3OH選擇性隨流速增大而升高的原因
增大CO2與H2混合氣體的流速可增大壓強(qiáng),反應(yīng)①平衡正向移動,生成CH3OH消耗的CO2的物質(zhì)的量增大,導(dǎo)致CH3OH選擇性升高
增大CO2與H2混合氣體的流速可增大壓強(qiáng),反應(yīng)①平衡正向移動,生成CH3OH消耗的CO2的物質(zhì)的量增大,導(dǎo)致CH3OH選擇性升高
。同時,流速加快可減少產(chǎn)物中H2O的積累,減少反應(yīng)
In2O3-x+xH2O=In2O3+xH2
In2O3-x+xH2O=In2O3+xH2
(用化學(xué)方程式表示)的發(fā)生,減少催化劑的失活,提高甲醇選擇性。
(3)對于以上CO2制甲醇的過程,以下描述正確的是
ABC
ABC

A.碳的雜化方式發(fā)生了改變
B.反應(yīng)中經(jīng)歷了In-C、In-O鍵的形成和斷裂
C.加壓可以提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率
D.升高溫度可以提高甲醇在平衡時的選擇性
Ⅱ.甲醇燃料電池(DMFC)示意圖如圖3。電極A、B均浸泡于稀硫酸中。H+可在聚合物電解質(zhì)自由移動,其余微粒均無法通過聚合物電解質(zhì)。

(4)①電極A上發(fā)生的電極反應(yīng)為
CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+
CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+
;
②X口、Y口兩處硫酸溶液的濃度關(guān)系為cX
cY(填“>”、“=”或“<”),原因是
電極B發(fā)生O2+4H++4e-=2H2O,每轉(zhuǎn)移4mole-,有4molH+跨過聚合物電解質(zhì)進(jìn)入右側(cè)溶液,電極上消耗4molH+,溶液中n(H+)不變,體積增加,硫酸濃度減小
電極B發(fā)生O2+4H++4e-=2H2O,每轉(zhuǎn)移4mole-,有4molH+跨過聚合物電解質(zhì)進(jìn)入右側(cè)溶液,電極上消耗4molH+,溶液中n(H+)不變,體積增加,硫酸濃度減小
。

【答案】CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.3kJ/mol;增大CO2與H2混合氣體的流速可增大壓強(qiáng),反應(yīng)①平衡正向移動,生成CH3OH消耗的CO2的物質(zhì)的量增大,導(dǎo)致CH3OH選擇性升高;In2O3-x+xH2O=In2O3+xH2;ABC;CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+;>;電極B發(fā)生O2+4H++4e-=2H2O,每轉(zhuǎn)移4mole-,有4molH+跨過聚合物電解質(zhì)進(jìn)入右側(cè)溶液,電極上消耗4molH+,溶液中n(H+)不變,體積增加,硫酸濃度減小
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:78引用:3難度:0.6
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    (1)圖1的四個過程中能量轉(zhuǎn)化形式有
     

    A.2種  B.3種  C.4種  D.4種以上
    (2)電解過程要消耗大量的電能,而使用微生物作催化劑在陽光下也能分解水.
    2H2O(1)
    通電
    2H2(g)+O2(g)△H 1      2H2O(1)
    光照
    催化劑
    2H2(g)+O2(g)△H2   
    以上反應(yīng)的△H1
     
    △H2(選填“<”、“>”或“=”)
    (3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依據(jù)圖2能量變化寫出氫氣燃燒生產(chǎn)液態(tài)水的熱化學(xué)方程式
     

    (4)氫能利用需要選擇合適的儲氫材料.
    ①NaBH4是一種重要的儲氫載體,能與水反應(yīng)生成NaBO2,且反應(yīng)前后B的化合價(jià)不變,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
     

    ②鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣生產(chǎn)氫化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)釋放出氣態(tài)氫,根據(jù)平衡移動的原理,可改變的條件之一是
     

    ③一定條件下,如圖3所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲氫,使C7H8轉(zhuǎn)化為C7H14,則電解過程中產(chǎn)生的氣體X 為
     
    ,電極A上發(fā)生的電極反應(yīng)式為
     

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