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當(dāng)今世界多國(guó)相繼規(guī)劃了碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。因此,研發(fā)二氧化碳利用技術(shù),降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點(diǎn)。其中用CO2、H2為原料合成甲醇(CH3OH)過程主要涉及以下反應(yīng):
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=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅲ:
1
2
CO(g)+H2(g)?2CH3OH(g) ΔH3=-45.1kJ?mol-1
??菁優(yōu)網(wǎng)
(1)根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)Ⅰ的ΔH1=
-49.0kJ/mol
-49.0kJ/mol
。
(2)我國(guó)學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果,研究了CO2與H2在TiO2/Cu催化劑表面生成CH3OH和H2O的部分反應(yīng)歷程,如圖1所示,其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。
反應(yīng)歷程中反應(yīng)速率最快一步的能壘(活化能)的E=
0.61
0.61
eV。并寫出該歷程的化學(xué)方程式
HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev)
HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev)
。
(3)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后,下列說法正確的有
AC
AC
(填字母)。
A.升高溫度,反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅲ逆向移動(dòng)
B.加入反應(yīng)Ⅰ的催化劑,可以降低反應(yīng)的活化能及反應(yīng)熱
C.增大H2的濃度,有利于提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率
D.及時(shí)分離出CH3OH,可以使得反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)速率增大
(4)加壓,甲醇產(chǎn)率將
升高
升高
(填“升高”“不變”“降低”或“無法確定”);若原料二氧化碳中摻混一氧化碳,隨一氧化碳含量的增加,甲醇產(chǎn)率將
升高
升高
(填“升高”“不變”“降低”或“無法確定”)。
(5)加入新催化劑使1molCO2和3molH2在1L密閉容器中只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇率(甲醇選擇率是指轉(zhuǎn)化生成甲醇的CO2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))與溫度的變化趨勢(shì)如圖2所示。
①由圖可知,達(dá)到平衡時(shí),最適宜的反應(yīng)溫度是
513K
513K
(填“473K”“513K”或“553K”)。
②553K時(shí),若反應(yīng)后體系的總壓為p,反應(yīng)Ⅰ的Kp=
3
p
14
×
3
p
14
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7
×
3
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7
3
3
p
14
×
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3
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7
3
(列出計(jì)算式)。(Kp為壓強(qiáng)平衡常數(shù),其表達(dá)式寫法:在濃度平衡常數(shù)表達(dá)式中用氣體分壓代替濃度,氣體的分壓等于總壓乘以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。)

【答案】-49.0kJ/mol;0.61;HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev);AC;升高;升高;513K;
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【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)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/9/20 5:0:9組卷:18引用:1難度:0.6
相似題
  • 1.已知反應(yīng):2SO2 (g)+O2(g)?2SO3(g)  ΔH<0。某溫度下,將2molSO2和1molO2置于10L密閉容器中,反應(yīng)到達(dá)平衡后,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖甲所示。則下列說法錯(cuò)誤的是( ?。?br />菁優(yōu)網(wǎng)

    發(fā)布:2024/11/17 12:0:1組卷:19引用:3難度:0.6
  • 2.將E(s)和F(g)加入密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):E(s)+4F(g)?G(g)已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下表所示。下列說法正確的是(  )
    溫度/℃ 25 230
    平衡常數(shù) 5×104 1.9×10-5

    發(fā)布:2024/11/17 14:30:2組卷:11引用:4難度:0.7
  • 3.工業(yè)上常用天然氣作為制備CH3OH的原料.已知:
    ①CH4(g)+O2(g)?CO(g)+H2(g)+H2O(g)△H=-321.5kJ/mol
    ②CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H=+250.3kJ/mol
    ③CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90.0kJ/mol
    (1)CH4(g)與O2(g)反應(yīng)生成CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式為
     

    (2)向VL恒容密閉容器中充入a mol CO與2a mol H2,在不同壓強(qiáng)下合成甲醇.CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示:
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    ①壓強(qiáng)P1
     
    P2(填“<”、“>”或“=”)
    ②在100℃、P1壓強(qiáng)時(shí),平衡常數(shù)為
     
    (用含a、V的代數(shù)式表示).
    (3)如圖2所示是甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為稀硫酸)結(jié)構(gòu)示意圖,Pt(a)電極通入的M為
     
    ,電極反應(yīng)式是
     
    .若用該電池電解CuSO4溶液,當(dāng)?shù)玫?.2g銅時(shí),參加反應(yīng)的氣體N的體積應(yīng)為
     
    L(標(biāo)準(zhǔn)狀況).

    發(fā)布:2024/11/18 8:0:1組卷:9引用:4難度:0.3
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