當(dāng)前位置： 2022-2023學(xué)年天津市楊村一中高三（下）開學(xué)化學(xué)試卷> 試題詳情

CO₂的回收與利用是科學(xué)家研究的熱點(diǎn)課題。可利用CH₄與CO₂制備合成氣（CO、H₂），還可制備甲醇、二甲醚、低碳烯烴等燃料產(chǎn)品。
Ⅰ.科學(xué)家提出制備“合成氣”反應(yīng)歷程分兩步：
反應(yīng)①：CH₄（g）?C（aqs）+2H₂（g）（慢反應(yīng)）
反應(yīng)②：C（ads）+CO₂（g）?2CO（g）（快反應(yīng)）
上述反應(yīng)中C（ads）為吸附性活性炭，反應(yīng)歷程的能量變化如圖：

（1）CH₄與CO₂制備合成氣的熱化學(xué)方程式為
CH₄（g）+CO₂（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+（E₃-E₁）kJ/mol
CH₄（g）+CO₂（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+（E₃-E₁）kJ/mol
；該反應(yīng)在高溫下可自發(fā)正向進(jìn)行的原因是
該反應(yīng)為氣體體積分?jǐn)?shù)不變的反應(yīng)，且ΔH＞0
該反應(yīng)為氣體體積分?jǐn)?shù)不變的反應(yīng)，且ΔH＞0
，能量變化圖中：E₅+E₁
＜
＜
E₄+E₂（填“＞”“＜”或“=”）。
Ⅱ.利用“合成氣”合成甲醇后，脫水制得二甲醚。
反應(yīng)為：2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）ΔH
經(jīng)查閱資料，在一定范圍內(nèi)，上述反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)與熱力學(xué)溫度存在關(guān)系：lnK（自然對(duì)數(shù)）=-2.205+
2708
.
6137
T
。其速率方程為：v_正=k_正?c²（CH₃OH），v_逆=k_逆?c（CH₃OCH₃）?c（H₂O），為速率常數(shù)，且影響外因只有溫度。
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡后，僅升高溫度，k_正增大的倍數(shù)
＜
＜
k_逆增大的倍數(shù)（填“＞”“＜”或“=”）。
（3）某溫度下，K=200，在密閉容器中加入一定量CH₃OH。反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的物質(zhì)的量如表：

物質(zhì) CH₃OH CH₃OCH₃ H₂O

物質(zhì)的量/mol 0.4 0.4 0.4

此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大?。簐_正
＞
＞
v_逆（填“＞”“＜”或“=”）。
Ⅲ.合成低碳烯烴
（4）強(qiáng)堿性電催化還原CO₂制備乙烯的研究取得突破性進(jìn)展，原理如圖所示。b極接的是太陽能電池的
正
正
極（已知PTFE浸泡了飽和KCl溶液）。請(qǐng)寫出陰極的電極反應(yīng)式
2CO₂+12e^-+8H₂O=C₂H₄+12OH^-
2CO₂+12e^-+8H₂O=C₂H₄+12OH^-
。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算；原電池與電解池的綜合；反應(yīng)熱和焓變．

【答案】CH₄（g）+CO₂（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+（E₃-E₁）kJ/mol；該反應(yīng)為氣體體積分?jǐn)?shù)不變的反應(yīng)，且ΔH＞0；＜；＜；＞；正；2CO₂+12e^-+8H₂O=C₂H₄+12OH^-

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：17引用：2難度：0.6

相似題

1．甲醇CH₃OH是一種重要的化工原料，在生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。
（1）已知
甲醉脫水反應(yīng)Ⅰ2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₁=-23.9kJ?mol^-1
甲醇制烯烴反應(yīng)Ⅱ2CH₃OH（g）═C₂H₄（g）+2H₂O（g）△H₂=-29.1kJ?mol^-1
乙醇異構(gòu)化反應(yīng)ⅢC₂H₅OH（g）═CH₃OCH₃（g）△H₃=+50.7kJ?mol^-1
①屬于吸熱反應(yīng)的是

（填羅馬數(shù)字）。
②反應(yīng)Ⅰ中，反應(yīng)物具有的總能量

（填“大于”“等于”或“小于”）生成物具有的總能量。
③反應(yīng)Ⅱ的△S

0（填“＞”或“=”或者“＜”），該反應(yīng)

在任意溫度下自發(fā)（填“能或“不能”）。
④則乙烯氣相直接水合反應(yīng)
C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）的△H=

kJ?mol^-1。
（2）合成CH₃OH的一種反應(yīng)為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）。一定條件下，將1molCO和2molH₂在1L容器中發(fā)生上述反應(yīng)。經(jīng)過2 min反應(yīng)生成了amolCH₃OH（反應(yīng)前后體積不變）
①此時(shí)CO的濃度為

mol/L。
②2min內(nèi)用H₂表示該反應(yīng)的速率為v（H₂）=

mol（L?min）。
③升高溫度，反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小，則該反應(yīng)為

（填“吸熱反應(yīng)”或“放熱反應(yīng)”）。
一定能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是

。
A.CO、C₂H₅OH的濃度相等
B.2v（CO）=v（H₂）
C.混合氣體的密度保持不變
D.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：7引用：1難度：0.5
解析
2．（1）煤氣化制合成氣（CO 和 H₂）
已知：C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₁=131.3 kJ?mol^-1
C（s）+2H₂ O（g）═CO₂（g）+2H₂（g）△H₂=90 kJ?mol^-1
則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是

（1）由合成氣制甲醇
合成氣 CO 和H₂ 在一定條件下能發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0。

①在容積均為 V L 的甲、乙、丙、丁四個(gè)密閉容器中分別充入 a mol CO 和 2a mol H₂，四個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為 T₁、T₂、T₃、T₄ 且恒定不變。在其他條件相同的情況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)進(jìn)行到 t min 時(shí)H₂ 的體積分?jǐn)?shù)如圖1所示，則T₃ 溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為

（用 a、V 表示）
②如圖2反映的是在T₃ 溫度下，反應(yīng)進(jìn)行 t min 后甲醇的體積分?jǐn)?shù)與反應(yīng)物初始投料比
c
（
CO
）
c
（
H
2
）
的關(guān)系，請(qǐng)畫出T₄ 溫度下的變化趨勢(shì)曲線。
③在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為測(cè)定恒溫恒壓條件下反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，可作
為判斷依據(jù)的是

A．管道內(nèi)氣體密度保持不變B．CO 的體積分?jǐn)?shù)保持不變
C．氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變D．c（H₂）=2c（CH₃OH）
（3）由甲醇制烯烴
主反應(yīng)：2CH₃OH?C₂H₄+2H₂Oi；3CH₃OH?C₃H₆+3H₂Oii
副反應(yīng)：2CH₃OH?CH₃OCH₃+H₂Oiii
某實(shí)驗(yàn)室控制反應(yīng)溫度為 400℃，在相同的反應(yīng)體系中分別填裝等量的兩種催化劑（Cat.1 和 Cat.2），以恒定的流速通入 CH₃OH，在相同的壓強(qiáng)下進(jìn)行甲醇制烯烴的對(duì)比研究，得到如圖3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（選擇性：轉(zhuǎn)化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比）

由圖象可知，使用 Cat.2 反應(yīng) 2 h 后甲醇的轉(zhuǎn)化率與乙烯和丙烯的選擇性均明顯下降，可能的原因是（結(jié)合碰撞理論解釋）

發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：43引用：2難度：0.3
解析
3．（1）已知：
甲醇脫水反應(yīng)   2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₁=-23.9kJ?mol^-1
甲醇制烯烴反應(yīng)  2CH₃OH（g）═C₂H₄ （g）+2H₂O（g）△H₂=-29.1kJ?mol^-1
乙醇異構(gòu)化反應(yīng)  C₂H₅OH （g）═CH₃OCH₃（g）△H₃=+50.7kJ?mol^-1
則乙烯氣相直接水合反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：

。
（2）如圖為乙烯氣相直接水合法制備乙醇中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系（其中n（H₂O）：n（C₂H₄）=1：1）。

若p₂=8.0MPa,列式計(jì)算A點(diǎn)的平衡常數(shù)K_p=

（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算；分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位）；
（3）以乙烯為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極）。
①若KOH溶液足量，則負(fù)極的電極反應(yīng)式

。
②若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為0.75mol,當(dāng)有0.25mol乙烯參與反應(yīng)時(shí)（假設(shè)電解質(zhì)溶液體積變化忽略不計(jì)），則反應(yīng)后電解質(zhì)溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是

。
發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：21引用：1難度：0.6
解析

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物質(zhì)	CH₃OH	CH₃OCH₃	H₂O
物質(zhì)的量/mol	0.4	0.4	0.4