解答题-原理综合题 较难0.4 引用3 组卷1248
CO2作为未来的重要碳源，其选择性加氢合成CH3OH一直是研究热点。在CO2加氢合成CH3OH的体系中，同时发生以下反应：
反应ⅰ：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H1＜0
反应ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2＞0
(1)原料CO2可通过捕获技术从空气或工业尾气中获取，下列物质能作为CO2捕获剂的是__ (填标号)。
A. Na2CO3溶液 B. NaOH溶液 C. CH3CH2OH D. NH4Cl溶液
(2)在特定温度下，由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓(△fH
)。下表为几种物质在298K的标准生成焓，则反应ⅱ的△H2=__ kJ•mol-1。
(3)在CO2加氢合成CH3OH的体系中，下列说法错误 的是__ (填标号)。
A. 增大H2浓度有利于提高CO2的转化率
B. 若气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡
C. 体系达平衡后，若压缩体积，则反应ⅰ平衡正向移动，反应ⅱ平衡不移动
D. 选用合适的催化剂可以提高CH3OH在单位时间内的产量
(4)某温度下，向容积为1L的密闭容器中通入1molCO2(g)和5molH2(g)，10min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性为50%。
已知：CH3OH的选择性χ=
×100%
①用CO2表示0～10min内平均反应速率v(CO2)=___ 。
②反应ⅰ的平衡常数K=___ (写出计算式即可)。
(5)维持压强和投料不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，二氧化碳的转化率α(CO2)和甲醇的选择性χ(CH3OH)随温度变化的关系如图所示：
已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应ⅰ和反应ⅱ，分析235℃后曲线变化的原因。
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是___ ；
②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是___ 。
反应ⅰ：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H1＜0反应ⅱ：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H2＞0(1)原料CO2可通过捕获技术从空气或工业尾气中获取，下列物质能作为CO2捕获剂的是
A. Na2CO3溶液 B. NaOH溶液 C. CH3CH2OH D. NH4Cl溶液
(2)在特定温度下，由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓(△fH
)。下表为几种物质在298K的标准生成焓，则反应ⅱ的△H2=| 物质 | H2(g) | CO2(g) | CO(g) | H2O(g) |
| △fH(kJ•mol-1) | 0 | -394 | -111 | -242 |
A. 增大H2浓度有利于提高CO2的转化率
B. 若气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡
C. 体系达平衡后，若压缩体积，则反应ⅰ平衡正向移动，反应ⅱ平衡不移动
D. 选用合适的催化剂可以提高CH3OH在单位时间内的产量
(4)某温度下，向容积为1L的密闭容器中通入1molCO2(g)和5molH2(g)，10min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性为50%。
已知：CH3OH的选择性χ=
×100%①用CO2表示0～10min内平均反应速率v(CO2)=
②反应ⅰ的平衡常数K=
(5)维持压强和投料不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，二氧化碳的转化率α(CO2)和甲醇的选择性χ(CH3OH)随温度变化的关系如图所示：
已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应ⅰ和反应ⅱ，分析235℃后曲线变化的原因。
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是
②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是
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减少CO2的排放、捕集并利用CO2是我国能源领域的一个重要战略方向。在CO2加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应：
反应i：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.7 kJ·mol-1
反应ii：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
(1)在特定温度下，由稳定态单质生成1 mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298 K的标准生成焓，则反应ii的ΔH2(298K)=_______ kJ·mol-1。
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中，下列说法不正确的是_______ (填序号)。
(3)某温度下，向容积恒为1 L的密闭容器中通入1 mol CO2(g)和5 mol H2(g)，10 min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性为50%。
已知：CH3OH的选择性：χ=
×100%
①0-10 min内CO2的平均消耗速率v(CO2)=_______ 。
②反应i的平衡常数K=_______ (写出计算式即可)。
③反应ii的净速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数，p为气体的分压。降低温度时，k正-k逆_______ (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)维持压强、投料比和反应时间不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，CO2的转化率α(CO2)和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大，结合反应i和反应ii，分析下列问题：
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因_______ 。
②CO2的转化率随温度升高也下降的可能原因_______ 。
③不考虑催化剂活性温度，为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是_______ (填序号)。
A．高温高压 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压
(5)科研人员通过电解酸化的CO2制备甲醚(CH3OCH3)，装置如图所示。该电解过程中，阴极的电极反应式_______ 。
反应i：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.7 kJ·mol-1
反应ii：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
(1)在特定温度下，由稳定态单质生成1 mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298 K的标准生成焓，则反应ii的ΔH2(298K)=
| 物质 | H2(g) | CO2(g) | CO(g) | H2O(g) |
| 标准摩尔生成焓(kJ·mol-1) | 0 | -394 | -111 | -242 |
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中，下列说法不正确的是
| A．增大H2浓度有利于提高CO2的转化率 |
| B．若气体的平均相对分子质量不变，说明反应i、ii都已达平衡 |
| C．体系达平衡后，若压缩体积，反应i平衡正向移动，反应ii平衡不移动 |
| D．选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量 |
已知：CH3OH的选择性：χ=
×100%①0-10 min内CO2的平均消耗速率v(CO2)=
②反应i的平衡常数K=
③反应ii的净速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数，p为气体的分压。降低温度时，k正-k逆
(4)维持压强、投料比和反应时间不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，CO2的转化率α(CO2)和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大，结合反应i和反应ii，分析下列问题：
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因
②CO2的转化率随温度升高也下降的可能原因
③不考虑催化剂活性温度，为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是
A．高温高压 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压
(5)科研人员通过电解酸化的CO2制备甲醚(CH3OCH3)，装置如图所示。该电解过程中，阴极的电极反应式
减少CO2的排放、捕集并利用CO2是我国能源领域的一个重要战略方向。
在CO2加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应：
反应ⅰ：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-48.7kJ/mol
反应ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41kJ/mol
(1)反应ⅲ：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的△H3=_______ 。
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中，下列说法不正确的是_______(填序号)。
(3)某温度下，向容积恒为1L的密闭容器中通入lmolCO2(g)和5molH2(g)，l0min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%。CH3OH的选择性为50%。
已知：CH3OH的选择性：
×100%
①0~10min内CO2的平均消耗速率v(CO2)=_______ 。
②反应ⅰ的平衡常数K=_______ (写出计算式即可)。
③反应ⅱ的净速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数，p为气体的分压。降低温度时，k正-k逆_______ (选填“增大"、“减小”或“不变")。
(4)维持压强、投料比和反应时间不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，CO2的转化率
(CO2)和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大，结合反应ⅰ和反应ⅱ，分析下列问题：
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因_______ ；CO2的转化率随温度升高也下降的可能原因是_______ 。
②不考虑催化剂活性温度，为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是_______ (填序号)。
A.高温高压 B.高温低压 C低温低压 D.低温高压
在CO2加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应：
反应ⅰ：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-48.7kJ/mol
反应ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41kJ/mol
(1)反应ⅲ：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的△H3=
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中，下列说法不正确的是_______(填序号)。
| A．若在绝热恒容容器，反应ⅰ的平衡常数K保持不变，说明反应ⅰ、ⅱ都已达平衡 |
| B．若气体的平均相对分子质量不变，说明反应ⅰ、ⅱ都已达平衡 |
| C．体系达平衡后，若压缩体积，反应ⅰ平衡正向移动，反应ⅱ平衡不移动 |
| D．选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量 |
(3)某温度下，向容积恒为1L的密闭容器中通入lmolCO2(g)和5molH2(g)，l0min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%。CH3OH的选择性为50%。
已知：CH3OH的选择性：
×100%①0~10min内CO2的平均消耗速率v(CO2)=
②反应ⅰ的平衡常数K=
③反应ⅱ的净速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数，p为气体的分压。降低温度时，k正-k逆
(4)维持压强、投料比和反应时间不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，CO2的转化率
(CO2)和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大，结合反应ⅰ和反应ⅱ，分析下列问题：①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因
②不考虑催化剂活性温度，为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是
A.高温高压 B.高温低压 C低温低压 D.低温高压
甲醇是一种用途十分广泛的基本有机化工原料。
(1)甲醇分子中H-C-H的键角比C-O-H的键角___________ (填“大”或“小”)，理由是___________ 。
(2)CO2作为未来的重要碳源，其选择性加氢合成CH3OH一直是研究热点。在CO2加氢合成CH3OH的体系中，同时发生以下反应：
反应ⅰ：
反应ⅱ：
反应ⅲ：
若某容器中同时发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ，一定条件下建立平衡后，下列说法正确是___________。
(3)设
为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以
。反应ⅰ、ⅱ、ⅲ的
随
(温度的倒数)的变化如图所示。
①反应ⅰ、ⅱ、ⅲ中，正反应活化能大于逆反应活化能的反应有___________ 。
②反应ⅰ的相对压力平衡常数表达式 为
___________ (用p(x)表示x的分压)
③在A点对应温度下，原料组成为
，初始总压为100kPa的1L恒容密闭容器中进行上述三个反应，体系达到平衡时CO的分压为30kPa．计算CO2的平衡转化率___________ 。
(4)维持压强和投料不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，二氧化碳的转化率
和甲醇的选择性
随温度变化的关系如图所示：
已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应ⅰ，分析235℃后甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是___________ 。
(1)甲醇分子中H-C-H的键角比C-O-H的键角
(2)CO2作为未来的重要碳源，其选择性加氢合成CH3OH一直是研究热点。在CO2加氢合成CH3OH的体系中，同时发生以下反应：
反应ⅰ：
反应ⅱ：
反应ⅲ：
若某容器中同时发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ，一定条件下建立平衡后，下列说法正确是___________。
| A．反应ⅱ的平衡常数为1 |
| B．增加少量碳，反应iii逆向移动 |
| C．反应ⅱ反应前后气体分子数不变，故增大该容器的压强对反应ii的平衡无影响 |
| D．选用合适的催化剂可提高CH3OH在单位时间内的产量 |
为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以。反应ⅰ、ⅱ、ⅲ的随(温度的倒数)的变化如图所示。 ①反应ⅰ、ⅱ、ⅲ中，正反应活化能大于逆反应活化能的反应有
②反应ⅰ的相对压力平衡常数
③在A点对应温度下，原料组成为
，初始总压为100kPa的1L恒容密闭容器中进行上述三个反应，体系达到平衡时CO的分压为30kPa．计算CO2的平衡转化率(4)维持压强和投料不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，二氧化碳的转化率
和甲醇的选择性随温度变化的关系如图所示： 已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应ⅰ，分析235℃后甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是
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