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2022年11月30日，神舟十五號與神舟十四號乘組在“太空會師”。太空生命保障系統(tǒng)利用電解水供氧，生成的氫氣與宇航員呼出的二氧化碳在催化劑作用下生成水和甲烷，水可循環(huán)使用。
（1）已知CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）ΔH1=-890kJ?mol-1
2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）ΔH2=-572kJ?mol-1
H2O（l）═H2O（g）ΔH=44kJ?mol-1
寫出H2（g）與CO2（g）反應生成CH4（g）和H2O（g）的熱化學方程式
4H2（g）+CO2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-166kJ/mol
4H2（g）+CO2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-166kJ/mol
。
（2）一定條件下，反應CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）達到平衡狀態(tài)。
①下列操作中，能提高H2平衡轉(zhuǎn)化率的是
bc
bc
。
a.加入催化劑
b.降低反應溫度
c.移除H2O（g）
d.恒溫恒壓下通入惰性氣體
②某科研小組在一定溫度下模擬該反應，向容積為5L的抽空的密閉容器中通入0.2molCO2和0.6molH2，反應平衡后測得CO2的轉(zhuǎn)化率為50%，則該反應的平衡常數(shù)為
625
625
。
（3）在相同條件下，CO2（g）與H2（g）還會發(fā)生以下副反應：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），該副反應的發(fā)生不利于氧循環(huán)，原因是
副反應中，氫氣轉(zhuǎn)化為水的量少
副反應中，氫氣轉(zhuǎn)化為水的量少
。
（4）已知反應CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）。為了提高甲醇的選擇性，某科研團隊研制了一種具有反應和分離雙功能的分子篩膜催化反應器，原理如圖所示。
菁優(yōu)網(wǎng)
保持壓強為3MPa,溫度為260℃，向密閉容器中按投料比
n
（
H
2
）
n
（
C
O
2
）
=3投入一定量CO2和H2，不同反應模式下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性的相關實驗數(shù)據(jù)如表所示。
實驗組 反應模式
n
（
H
2
）
n
（
C
O
2
）
 溫度/℃ CO2的平衡轉(zhuǎn)化率/% CH3OH的選擇性/%
Ⅰ 普通催化反應器 3 260 21.9 67.3
Ⅱ 分子篩膜催化反應器 3 260 36.1 100
①雙功能的分子篩膜催化反應器模式下，恒溫恒容時發(fā)生反應CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），不能說明反應達到化學平衡狀態(tài)的是
cd
cd
。
a.c（H2O）的濃度不變
b.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
c.混合氣密度不變
d.斷裂3molH-H鍵的同時斷裂2molO-H鍵
②由表中數(shù)據(jù)可知，雙功能的分子篩膜催化反應器模式下，CO2的轉(zhuǎn)化率明顯提高，可能的原因是：
雙功能的分子篩膜催化反應器模式下，只發(fā)生生成甲醇的反應，雙功能的分子篩膜能及時分離出水蒸氣使平衡正向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率增大
雙功能的分子篩膜催化反應器模式下，只發(fā)生生成甲醇的反應，雙功能的分子篩膜能及時分離出水蒸氣使平衡正向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率增大
。

【答案】4H2（g）+CO2（g）=CH4（g）+2H2O（g）△H=-166kJ/mol；bc；625；副反應中，氫氣轉(zhuǎn)化為水的量少；cd；雙功能的分子篩膜催化反應器模式下，只發(fā)生生成甲醇的反應，雙功能的分子篩膜能及時分離出水蒸氣使平衡正向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率增大
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：31引用：3難度：0.7
相似題

  • 1．某反應A（g）+B（g）→C（g）+D（g）的速率方程為v=k?cm（A）?cn（B）（k為速率常數(shù)，lgk=-
    E
    a
    2
    .
    303
    RT
    +lgA，其中A、R為常數(shù)，Ea為活化能，T為開氏溫度），其半衰期（當剩余反應物恰好是起始的一半時所需的時間）為
    0
    .
    8
    k
    。改變反應物濃度時，反應的瞬時速率如表所示：
    c（A）/（mol?L-1） 0.25 0.50 1.00 0.50 1.00
    c（B）/（mol?L-1） 0.050 0.050 0.100 0.100 0.200
    v/（10-3mol?L-1?min-1） 1.6 3.2 v1 3.2 v2
    下列說法正確的是（　?。?/h2>

    發(fā)布：2024/11/14 18:30:5組卷：45引用：4難度：0.5

  • 2．已知反應2N2O（g）═2N2（g）+O2（g），速率方程為v═k?cn（N2O）。N2O在金（Au）表面分解的實驗數(shù)據(jù)如表所示。已知：①k為速率常數(shù)，只與溫度、催化劑有關，與濃度無關；②n=0時，該反應為0級反應，n=1時，該反應為1級反應，以此類推，n可以為整數(shù)，也可以為分數(shù)；③濃度消耗一半所用的時間叫半衰期（
    t
    1
    2
    ）。
    t/min 0 20 40 60 80 100
    c（N2O）/（mol?L-1） 0.100 0.080 0.060 a 0.020 0
    下列說法正確的是（　　）

    發(fā)布：2024/11/13 9:0:1組卷：48引用：3難度：0.5

  • 3．工業(yè)上利用CO2和H2制備HCOOH，相關化學鍵的鍵能如表所示：
    鍵 C=O H-H O-H C-H C-O
    鍵能/kJ?mol-1 745 436 462.8 413.4 351
    已知：①溫度為T1℃時，CO2（g）+H2（g）?HCOOH（g）K=2；
    ②實驗測得：v正=k正c（CO2）?c（H2），v逆=k逆c（HCOOH），k正、k逆為速率常數(shù)。
    下列說法不正確的是（　?。?/h2>

    發(fā)布：2024/11/13 19:30:1組卷：99引用：3難度：0.7
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