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我國(guó)科學(xué)家利用Fe2Na3/紅紫素催化劑實(shí)現(xiàn)CO2還原制備CO,利用可見(jiàn)光催化還原CO2,將CO2轉(zhuǎn)化為增值化學(xué)原料(HCOOH、HCHO、CH3OH等),這被認(rèn)為是一種可持續(xù)的CO2資源化有效途徑。
(1)已知幾種物質(zhì)的燃燒熱(ΔH)如表1所示:
物質(zhì) HCHO(g) H2(g)
燃燒熱(ΔH)/(kJ?mol-1 -570.8 -285.8
已知:H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44kJ?mol-1。CO2(g)+2H2(g)?HCHO(g)+H2O(g)ΔH=
+43.2
+43.2
kJ?mol-1
(2)在一定溫度下,將1molCO2(g)和3molH2(g)通入某恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?HOOH(g),測(cè)得不同時(shí)刻容器中CO2的體積分?jǐn)?shù)[φ(CO2)]如表2所示。
t/min 0 10 20 30 40 50
φ(CO2 0.250 0.230 0.215 0.205 0.200 0.200
達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為
25%
25%
。
(3)將n(CO2):n(H2)=1:4的混合氣體充入某密閉容器中,同時(shí)發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2。
反應(yīng)1:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g).ΔH1=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)2:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2<0。
在不同溫度、壓強(qiáng)下,測(cè)得相同時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率如圖1。0.1MPa時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率在600℃之后隨溫度升高而增大的主要原因是
反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進(jìn)行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,且相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量
反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進(jìn)行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,且相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量

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(4)在一定溫度下,向容積為2L的恒容密閉容器中充入1molCO2(g)和nmolH2(g),僅發(fā)生(3)中的反應(yīng)2。實(shí)驗(yàn)測(cè)得CH3OH的平衡分壓與起始投料比[
n
H
2
n
C
O
2
]的關(guān)系如圖2。
①起始時(shí)容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)為8pkPa,若10min時(shí)反應(yīng)到達(dá)c點(diǎn),則0~10min內(nèi),v(H2)=
0.075
0.075
mol?L-1?min-1
②b點(diǎn)時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
1
27
p
2
1
27
p
2
(用含p的表達(dá)式表示)(kPa)-2。(已知:用氣體分壓計(jì)算的平衡常數(shù)為Kp,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
(5)我國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)催化劑,以惰性材料為陽(yáng)極,在酸性條件下電解還原CO2制備HCHO,其陰極的電極反應(yīng)式為
CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O
CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O

(6)我國(guó)學(xué)者探究了BiIn合金催化劑電化學(xué)還原CO2生產(chǎn)HCOOH的催化性能及機(jī)理,并通過(guò)DFT計(jì)算催化劑表面該還原過(guò)程的物質(zhì)的相對(duì)能量,如圖3所示(帶“*”表示物質(zhì)處于吸附態(tài))。試從圖3分析,采用BiIn合金催化劑優(yōu)于單金屬Bi催化劑的原因:
相對(duì)于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進(jìn)CO2的吸附,增強(qiáng)對(duì)*OCHO中間體的吸附
相對(duì)于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進(jìn)CO2的吸附,增強(qiáng)對(duì)*OCHO中間體的吸附
;BiIn合金催化劑優(yōu)于單金屬In催化劑的原因:
相對(duì)于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能
相對(duì)于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能
。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算
【答案】+43.2;25%;反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進(jìn)行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,且相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量;0.075;
1
27
p
2
;CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O;相對(duì)于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進(jìn)CO2的吸附,增強(qiáng)對(duì)*OCHO中間體的吸附;相對(duì)于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能
【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:2024/4/20 14:35:0組卷:33引用:3難度:0.7
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  • 菁優(yōu)網(wǎng)1.在催化劑作用下,可逆反應(yīng)2SiHCl3(g)?SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)在溫度為323K和343K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示(已知:反應(yīng)速率v=v-v=kx2SiHCl3-kxSiH2Cl2xSiCl4,k、k分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(  )

    發(fā)布:2024/12/26 8:0:1組卷:40引用:1難度:0.5
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域,三氯氫硅(SiHCl3)是制備甲硅烷的重要原料?;卮鹣铝袉?wèn)題:
    (1)工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有:
    Si(s)+4HCl(g)═SiCl4(g)+2H2(g)△H=-241kJ/mol
    SiHCl3(g)+HCl(g)═SiCl4(g)+H2(g)△H=-31kJ/mol
    以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學(xué)方程式是
     

    (2)鋁鋰形成化合物L(fēng)iAlH4既是金屬儲(chǔ)氫材料又是有機(jī)合成中的常用試劑,遇水能得到無(wú)色溶液并劇烈分解釋放出H2,請(qǐng)寫(xiě)出其水解反應(yīng)化學(xué)方程式
     
    。LiAlH4在化學(xué)反應(yīng)中通常作
     
    (填“氧化”或“還原”)劑。工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰(LiAlH4)制甲硅烷,反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
     

    (3)三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3(g)?SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)為歧化制甲硅烷過(guò)程的關(guān)鍵步驟,此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑,在不同反應(yīng)溫度下測(cè)得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
    ①353.15K時(shí),平衡轉(zhuǎn)化率為
     
    ,該反應(yīng)是
     
    反應(yīng)(填“放熱”“吸熱”)。
    ②323.15K時(shí),要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間,可采取的最佳措施是
     

    (4)比較a、b處反應(yīng)速率的大小:va
     
    v(填“>”“<”或“=”)。已知反應(yīng)速率v=k1x2_SiHCl3,
    v=k2x2_SiH2Cl2xSiCl4,k1、k2分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù),與反應(yīng)溫度有關(guān),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),則在353.15K時(shí)
    k
    1
    k
    2
    =
     
    (保留3位小數(shù))。
    (5)硅元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是H2SiO3,室溫下,0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液,堿性更強(qiáng)的是
     
    ,其原因是
     
    。
    已知:H2SiO3:Ka1=2.0×10-10、Ka2=1.0×10-12,H2CO3:Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11

    發(fā)布:2024/12/26 8:0:1組卷:61引用:2難度:0.2
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域,三氯氫硅(SiHCl3)是制備甲硅烷的重要原料?;卮鹣铝袉?wèn)題:
    (1)工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有:
    ①Si(s)+4HCl(g)═SiCl4( g)+2H2(g)△H=-24lkJ/mol
    ②SiHCl3 (g)+HCl(g)═SiCl4 (g)+H2(g)△H=-3lkJ/mol
    以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學(xué)方程式是
     
    。
    (2)工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰(LiAlH4)制甲硅烷,反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
     

    (3)三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3(g)?SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)為歧化制甲硅烷過(guò)程的關(guān)鍵步驟,此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑,在不同反應(yīng)溫度下測(cè)得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
    ①353.15K時(shí),平衡轉(zhuǎn)化率為
     
    。該反應(yīng)是
     
    反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。②323.15K時(shí),要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間,可采取的措施有
     
    。(答一種即可)
    ③比較a、b處反應(yīng)速率的大?。簐a
     
    vb(填“>”“<”或“=”)。已知反應(yīng)速率v=k1x2SiHCl3 v=k2xSiH2Cl2 xSiCl4,k1、k2分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù),與反應(yīng)溫度有關(guān),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),則在353.15K時(shí)
    k
    1
    k
    2
    =
     
    (保留3位小數(shù))。

    發(fā)布:2024/12/26 8:0:1組卷:19引用:1難度:0.5
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