當(dāng)前位置： 2023年江蘇省南通市海安高級中學(xué)高考化學(xué)第五次段考試卷> 試題詳情

甲醇作為新型清潔可再生燃料，對緩解能源危機(jī)以及實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)具有重要的戰(zhàn)略意義。
Ⅰ．二氧化碳在某種催化劑條件下加氫制甲醇反應(yīng)過程如下：
①CO₂（g）+H₂（g）═CO（g）+H₂O（g）ΔH_l=+41kJ?mol^-1
②CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）ΔH₂=-90kJ?mol^-1
（1）二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)熱化學(xué)方程式：
CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH=-49kJ?mol^-1
CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH=-49kJ?mol^-1
。
（2）該催化條件下，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，需要在260℃、壓強(qiáng)恒為4.0MPa的反應(yīng)釜中進(jìn)行上述反應(yīng)。初始時(shí)向反應(yīng)釜中加入0.01molCO₂（g）和0.03moH₂（g），為確保反應(yīng)的連續(xù)性，需向反應(yīng)釜中以進(jìn)氣流量0.04mol/min、n（CO₂）：n（H₂）=1：3持續(xù)通入原料，同時(shí)控制出氣流量。
①需控制出氣流量小于進(jìn)氣流量的原因?yàn)?
反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，控制出氣流速才能保持反應(yīng)釜內(nèi)為壓強(qiáng)恒定
反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，控制出氣流速才能保持反應(yīng)釜內(nèi)為壓強(qiáng)恒定
。
②已知出氣流量為0.03mol/min,單位時(shí)間CO₂（g）的轉(zhuǎn)化率為60%，則流出氣體中CO（g）的百分含量為
3.3%
3.3%
。
（3）另一種CO₂催化加氫合成CH₃OH機(jī)理如圖1所示（吸附在催化劑表面的物種用標(biāo)注）。

從化學(xué)鍵視角，圖中ⅰ與ⅱ的過程可描述為
CO₂分子中一個(gè)碳氧雙鍵被打開，其中的碳原子與氫氣分子中斷開的氫原子結(jié)合形成HCOO，被催化劑吸附，HCOO中碳氧雙鍵被打開，碳原子與氧原子分別與氫原子結(jié)合，脫水形成CH₃O、被催化劑吸附
CO₂分子中一個(gè)碳氧雙鍵被打開，其中的碳原子與氫氣分子中斷開的氫原子結(jié)合形成HCOO，被催化劑吸附，HCOO中碳氧雙鍵被打開，碳原子與氧原子分別與氫原子結(jié)合，脫水形成*CH₃O、被催化劑吸附
。
Ⅲ．用電解法可將CO₂轉(zhuǎn)化為多種燃料，原理如圖2所示。
（4）若陰極只生成CO、HCOOH、C₂H₄，且各產(chǎn)物生成速率相同，則相同條件下，Pt電極產(chǎn)生的O₂與Cu電極上產(chǎn)生的C₂H₄的體積比為
4：1
4：1
。
（5）甲醇作為一種高能量密度的能源載體，具有廣闊的發(fā)展前景。
已知：燃料的能量密度是單位體積的燃料包含的能量，單位kJ/m³。熱值是單位質(zhì)量的燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量，單位kJ/g。
在一定溫度和催化劑作用下，車載甲醇可直接轉(zhuǎn)變?yōu)闅錃猓瑥亩鵀闅溲跞剂想姵靥峁湓?。已知?dú)錃夂图状嫉臒嶂捣謩e為143kJ/g和23kJ/g,與車載氫氣供能模式相比，車載甲醇供能模式的優(yōu)點(diǎn)是
常溫下甲醇為液體、氫氣為氣體，相同質(zhì)量下甲醇的體積遠(yuǎn)小于氫氣，故甲醇的能量密度遠(yuǎn)大于氫氣
常溫下甲醇為液體、氫氣為氣體，相同質(zhì)量下甲醇的體積遠(yuǎn)小于氫氣，故甲醇的能量密度遠(yuǎn)大于氫氣
。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算；反應(yīng)熱和焓變；有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算；熱化學(xué)方程式．

【答案】CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH=-49kJ?mol^-1；反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，控制出氣流速才能保持反應(yīng)釜內(nèi)為壓強(qiáng)恒定；3.3%；CO₂分子中一個(gè)碳氧雙鍵被打開，其中的碳原子與氫氣分子中斷開的氫原子結(jié)合形成*HCOO，被催化劑吸附，*HCOO中碳氧雙鍵被打開，碳原子與氧原子分別與氫原子結(jié)合，脫水形成*CH₃O、被催化劑吸附；4：1；常溫下甲醇為液體、氫氣為氣體，相同質(zhì)量下甲醇的體積遠(yuǎn)小于氫氣，故甲醇的能量密度遠(yuǎn)大于氫氣

【解答】

【點(diǎn)評】

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發(fā)布：2024/4/24 14:0:35組卷：53引用：1難度：0.5

相似題

1．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)速率的大小：v_a

v_b（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v_正=k₁x²__SiHCl3，
v_逆=k₂x²__SiH2Cl2x_SiCl4，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：K_a1=2.0×10^-10、K_a2=1.0×10^-12，H₂CO₃：K_a1=4.3×10^-7、K_a2=5.6×10^-11
發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：61引用：2難度：0.2
解析

2．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_正-v_逆=k_正x²_SiHCl3-k_逆x_SiH2Cl2x_SiCl4，k_正、k_逆分別為正、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>

A．343K時(shí)，反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為22%

B．343K時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)約為0.02

C．343K時(shí)，提高反應(yīng)物壓強(qiáng)或濃度可縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間

D．a(chǎn)處的

正

逆

=1.1，且a處的反應(yīng)速率大于b處的反應(yīng)速率

發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：40引用：1難度：0.5

解析

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

v_b（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v_正=k₁x²_SiHCl3 v_逆=k₂x_SiH2Cl2 x_SiCl4，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
解析

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