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二氧化碳資源化利用是目前研究的熱點之一。回答下列問題:
(1)1945年Ipatieff等首次提出可在銅鋁催化劑上用CO2(g)加氫合成醇。已知發(fā)生的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41.17kJ?mol-1
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-49.47kJ?mol-1
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)  ΔH3
①ΔH3
-90.64
-90.64
kJ?mol-1。
②CO2和H2以物質(zhì)的量之比為1:3通入某密閉容器中,若發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),忽略副反應(yīng),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、氣體的總壓強的關(guān)系如圖所示,p1
大于
大于
p2(填“大于”、“小于”或“等于”);圖中a點CO2的平衡分壓p(CO2)=
0.44
0.44
MPa。
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(2)CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法,其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=-122.5kJ?mol-1
恒壓條件下,CO2和H2的起始量一定時,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中:CH3OCH3的選擇性=
2
×
C
H
3
OC
H
3
的物質(zhì)的量
反應(yīng)的
C
O
2
的物質(zhì)的量
×100%
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①溫度高于300°C,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是
反應(yīng)Ⅰ的ΔH>0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0,溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度
反應(yīng)Ⅰ的ΔH>0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0,溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度
。
②220°C時,在催化劑作用下CO2與H2反應(yīng)一段時間后,測得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點)。不改變反應(yīng)時間和溫度,一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有
增大壓強或使用對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑
增大壓強或使用對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑

(3)氫氣可將CO2還原為甲烷,反應(yīng)為CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)。ShyamKattel等結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果,研究了在Pt/SiO2催化劑表面上CO2與H2的反應(yīng)歷程,前三步歷程如圖所示,其中吸附在Pt/SiO2催化劑表面上的物種用?標(biāo)注,Ts表示過渡態(tài)。
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物質(zhì)吸附在催化劑表面,形成過渡態(tài)的過程會
吸收
吸收
熱量(填“吸收”或“釋放”);反應(yīng)歷程中最大能壘(活化能)的步驟的化學(xué)方程式為
?CO2+?H+
7
2
H2(g)=?HOCO+
7
2
H2(g)或?CO2+?H=?HOCO
?CO2+?H+
7
2
H2(g)=?HOCO+
7
2
H2(g)或?CO2+?H=?HOCO
。

【答案】-90.64;大于;0.44;反應(yīng)Ⅰ的ΔH>0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0,溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度;增大壓強或使用對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑;吸收;?CO2+?H+
7
2
H2(g)=?HOCO+
7
2
H2(g)或?CO2+?H=?HOCO
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:19引用:1難度:0.6
相似題
  • 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=
     
    kJ?mol-1。
    (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
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (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。
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    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
     
    (填“>”或“<”)0,此時的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進行計算)Pa2。
    ②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號)。
    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
     
    ,一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     
    。

    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:59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)=
     
    mol/L,反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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