我國科學(xué)者突破二氧化碳人工合成淀粉技術(shù)，具有劃時代的意義。其中關(guān)鍵的一步是將二氧化碳在雙金屬固溶體氧化物催化劑ZnO-ZrO2下變成甲醇。由CO2制備甲醇過程可能涉及反應(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＞0
試回答下列問題：
（1）CO2和H2合成甲醇（反應(yīng)Ⅰ）的反應(yīng)歷程如圖甲所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用“*”標(biāo)注。
反應(yīng)Ⅰ的ΔH1＜＜0（填“＞”或“＜”）；該歷程中最小能壘（活化能）步驟的化學(xué)方程式為 CH2O*+OH*+3H*→CH3O*+OH*+2H*CH2O*+OH*+3H*→CH3O*+OH*+2H*。
（2）在一定條件下2L恒容密閉容器中，充入3molH2和1.5molCO2僅發(fā)生反應(yīng)工，實驗測得不同反應(yīng)溫度與體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如表所示：
| 溫度（℃） | 500 | T |
| CO2的平衡轉(zhuǎn)化率（%） | 70 | 60 |
＞
＞
（填“＞”或“＜”）500℃；溫度為T℃時，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K=200
200
。（3）起始時n（CO2）：n（H2）=1：10，維持恒壓36MPa時，甲醇的選擇性（生成甲醇所用的含碳反應(yīng)物的物質(zhì)的量與總消耗的含碳反應(yīng)物的物質(zhì)的量的比值）、CO2的轉(zhuǎn)化率、CO的選擇性（生成CO所用的含碳反應(yīng)物的物質(zhì)的量與總消耗的含碳反應(yīng)物的物質(zhì)的量的比值）隨溫度（T）變化如圖乙所示。溫度高于260℃時，隨溫度升高，CO2的轉(zhuǎn)化率提高而甲醇的選擇性降低。試分析其原因為
升高溫度，反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動，甲醇的選擇性降低，反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動，且溫度對反應(yīng)Ⅱ的影響程度大于反應(yīng)Ⅰ，所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大
升高溫度，反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動，甲醇的選擇性降低，反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動，且溫度對反應(yīng)Ⅱ的影響程度大于反應(yīng)Ⅰ，所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大
。
（4）另有科學(xué)者利用電解法將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的原理如圖丙所示，寫出電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)式：
CO2+6HCO3-+6e-=CH3OH+6CO32-+H2O
CO2+6HCO3-+6e-=CH3OH+6CO32-+H2O
。【考點】化學(xué)平衡的計算．
【答案】＜；CH2O*+OH*+3H*→CH3O*+OH*+2H*；＞；200；升高溫度，反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動，甲醇的選擇性降低，反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動，且溫度對反應(yīng)Ⅱ的影響程度大于反應(yīng)Ⅰ，所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大；CO2+6HCO3-+6e-=CH3OH+6CO32-+H2O
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：13引用：2難度：0.5
相似題
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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既是金屬儲氫材料又是有機合成中的常用試劑，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)化率隨時間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時，平衡轉(zhuǎn)化率為，該反應(yīng)是反應(yīng)（填“放熱”“吸熱”）。
②323.15K時，要縮短反應(yīng)達到平衡的時間，可采取的最佳措施是。
（4）比較a、b處反應(yīng)速率的大?。簐avb （填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v正=k1x2_SiHCl3，
v逆=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)的量分數(shù)，則在353.15K時=k1k2（保留3位小數(shù)）。
（5）硅元素最高價氧化物對應(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 -
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SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示（已知：反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分數(shù)）。下列說法錯誤的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：40引用：1難度：0.5 -
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)化率隨時間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時，平衡轉(zhuǎn)化率為。該反應(yīng)是反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。②323.15K時，要縮短反應(yīng)達到平衡的時間，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avb（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v正=k1x2SiHCl3 v逆=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)的量分數(shù)，則在353.15K時=k1k2（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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