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為了實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”的目標(biāo),將CO2轉(zhuǎn)化成可利用的化學(xué)能源的“負(fù)碳”技術(shù)是世界各國關(guān)注的焦點(diǎn)。?
方法Ⅰ:CO2催化加氫制甲醇。
以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的反應(yīng)如下:
反應(yīng)i:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
反應(yīng)ii:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.0kJ?mol-1
反應(yīng)iii:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3=-90.0kJ?mol-1
(1)計(jì)算反應(yīng)i的ΔH1=
-49kJ?mol-1
-49kJ?mol-1
。
(2)一定溫度和催化劑條件下,0.73molH2、0.24molCO2和0.03molN2(已知N2不參與反應(yīng))在總壓強(qiáng)為3.0MPa的密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng),平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率、CH3OH和CO的選擇性隨溫度的變化曲線如圖所示。菁優(yōu)網(wǎng)?
①圖中曲線b表示物質(zhì)
CO2
CO2
的變化(填“CO2”“CH3OH”或“CO”)。
②上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后,下列說法不正確的有
CD
CD
(填字母)。
A.降低溫度,反應(yīng)i~iii的正、逆反應(yīng)速率都減小
B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率下降
C.移去部分H2O(g),反應(yīng)iii平衡不移動(dòng)
D.選擇合適的催化劑能提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率
E.平衡時(shí)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)一定小于50%
③某溫度下,t1min反應(yīng)到達(dá)平衡,測得容器中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為12.5%。此時(shí)用CH3OH的分壓表示0-t1時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率v(CH3OH)=
0.375÷t1
0.375÷t1
MPa?min-1。設(shè)此時(shí)n(CO)=amol,計(jì)算該溫度下反應(yīng)ii的平衡常數(shù)Kx=
a
a
+
0
.
1
0
.
14
-
a
0
.
43
-
a
a
a
+
0
.
1
0
.
14
-
a
0
.
43
-
a
(用含有a的代數(shù)式表示)。[已知:分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù);對于反應(yīng)mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g),Kx=
x
p
C
?
x
q
D
x
m
A
?
x
n
B
,x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。]
方法Ⅱ:CO2電解法制甲醇
利用電解原理,可將CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH,其裝置如圖所示:
菁優(yōu)網(wǎng)
(3)雙極膜B側(cè)為
陽離子
陽離子
(填“陰離子”或“陽離子”)交換膜。
(4)TiO2電極上電極反應(yīng)方程式:
CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
。
方法Ⅲ:CO2催化加氫制低碳烯烴(2~4個(gè)C的烯烴)
某研究小組使用Zn-Ga-O/SAPO-34雙功能催化劑實(shí)現(xiàn)了CO2直接合成低碳烯烴,并給出了其可能的反應(yīng)歷程(如圖所示)。H2首先在Zn-Ga-O表面解離成2個(gè)H*,隨后參與到CO2的還原過程;SAPO-34則催化生成的甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。
菁優(yōu)網(wǎng)?
注:?表示氧原子空位,*表示吸附在催化劑上的微粒。
(5)理論上,反應(yīng)歷程中消耗的H*與生成的甲醇的物質(zhì)的量之比為
6:1
6:1
。

【答案】-49kJ?mol-1;CO2;CD;0.375÷t1
a
a
+
0
.
1
0
.
14
-
a
0
.
43
-
a
;陽離子;CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O;6:1
【解答】
【點(diǎn)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:2024/9/22 1:0:8組卷:64引用:2難度:0.5
相似題
  • 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))。下列說法錯(cuò)誤的是( ?。?/h2>

    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?;卮鹣铝袉栴}:
    (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,遇水能得到無色溶液并劇烈分解釋放出H2,請寫出其水解反應(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?。簐a
     
    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?;卮鹣铝袉栴}:
    (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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