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解答题-原理综合题 困难0.15 引用1 组卷787
CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题。
已知：反应ICO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H1=－58kJ·mol－1
反应ICO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)△H2=＋41kJ·mol－1
(1)CO(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)的热化学方程式为______________。
(2)某实验过程中，控制压强一定，将CO2和H2按一定的初始投料比、一定流速通过催化剂，经过相同时间测得如下实验数据(反应未达到平衡状态)：

T/K

CO2实际转化率/%甲醇的选择性/%

543

12.3

42.3

553

15.3

39.1

表中实验数据表明，升高温度，CO2实际转化率提高而甲醇的选择性降低。其原因是____________________________。
(3)在一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。调整CO2和H2初始投料比，测得在一定投料比和一定温度下，该反应CO2的平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。

已知：Kx是以物质的量分数表示的化学平衡常数。
①经分析，A、E和G三点对应的反应温度相同，结合数据说明判断理由_______________。
②已知反应速率v=v正－v逆=k正x(CO2)x(H2)－k逆x(CO)x(H2O)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。C、D、E三点中k正－k逆最大的是___________，A、B、F三点中v逆最大的是___________。计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中，当CO2转化率达到50%时，=___________。
(4)关于合成甲醇过程中用到的催化剂，下列说法错误的是___________(填字母)。
A．参与了反应，改变了反应历程和△HB．使k正和k逆增大，但二者增大倍数不同
C．降低了反应的活化能D．提高了CO2的平衡转化率
2021·山西晋中·二模
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知识点：盖斯定律的应用催化剂对化学反应速率的影响化学平衡的有关计算化学平衡常数的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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“碳中和”引起各国的高度重视，正成为科学家研究的热点课题。利用CO2生产甲醇是资源化利用CO2的一种有效途径。涉及的反应如下：
反应I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH=-49.5 kJ·mol-1
反应II：CO (g)＋2H2(g)CH3OH(g) 　          
反应III：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　 ΔH=＋41.1kJ·mol-1
(1)分析反应II能自发进行的条件是_______。
(2)不同压强下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示，下列说法正确的是_______。(已知：CO2的平衡转化率= CH3OH的平衡产率=)

A．纵坐标表示CO2平衡转化率的是图乙
B．压强大小：p1<p2<p3
C．图乙中T1时以反应III为主，压强改变对平衡无影响
D．为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择低温低压的反应条件
(3)若T1℃时，控制条件仅发生反应I，将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中发生上述反应，初始压强为p0 kPa，测得H2的物质的量随时间变化如下图中状态I。图中数据A(1，6)代表在1min 时H2的物质的量是6mol。


①T1℃时，该反应的平衡常数KP=_______(对于气相反应，用某组分B的平衡压强 p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)=p•x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡体系中B的物质的量分数)。
②其他条件不变，仅改变某一条件后，测得H2的物质的量随时间变化如图状态II、状态III 所示。则状态III改变的条件可能是_______。
(4)在某催化剂作用下，维持压强不变，按固定初始投料比将CO2和H2按一定流速通过该催化剂发生反应I，反应III，经过相同时间测得实验数据如表(反应未达平衡状态)：
T/KCO2实际转化率/%甲醇选择性/%
54312.342.3
55315.339.1
注：甲醇的选择性是指发生反应的CO2中转化为甲醇的CO2的百分比。
表中数据说明，升高温度，CO2的实际转化率升高而甲醇的选择性降低，其原因是_______。
(5)一定条件下，若只按反应I进行，温度和时间对CO2转化率的影响曲线如下图所示。若图中曲线对应的温度为523K，请在下图中作出温度为583K的影响曲线_________。
CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CH4与CO2制备“合成气”(CO、H2)，还可制备甲醇、二甲醚、碳基燃料等产品。
I.CO2催化加氢合成CH3OCH3是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：
反应1：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ·mol-1
反应2：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5kJ·mol-1
(1)CO和H2也能合成CH3OCH3，请写出热化学方程式___________。
(2)在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OCH3的选择性=

则温度高于300℃，温度对CO2平衡转化率影响较大的是反应___________(填“1”或“2”)；通常情况下，为提高生产效益(单位时间内的生产效率)，提高产品选择性，除了采取调节体系的压强外，还可以采取的措施是___________、___________。
II.在一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)。调整CO2和H2初始投料比，测得在一定投料比和一定温度下，该反应CO2的平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。

(3)经分析，A、E和G三点对应的反应温度相同，结合数据说明判断理由_______。
(4)已知反应速率v=v正-v逆=k正x(CO2)x(H2)-k逆x(CO)x(H2O)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。C、D、E三点中k正-k逆最大的是_______，计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中，当CO2转化率达到50%时，=_______。
III.制备碳基燃料
利用铜基配合物1，10—phenanthroline—Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之一，其装置原理如图所示。

(5)电路中每转移2mol电子，阳极室溶液质量减少___________g。
CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CH4与CO2制备“合成气”(CO、H2)，还可制备甲醇、二甲醚、碳基燃料等产品。
Ⅰ.CO2催化加氢合成CH3OCH3是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：
反应1：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH=＋41.2kJ·mol-1
反应2：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH=-122.5kJ·mol-1
(1)CO和H2也能合成CH3OCH3，请写出热化学方程式___________。
(2)在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OCH3的选择性=

则温度高于300℃，温度对CO2平衡转化率影响较大的是反应___________(填“1”或“2”)；通常情况下，为提高生产效益(单位时间内的生产效率)，提高产品选择性，除了采取调节体系的压强外，还可以采取的措施是___________、___________。
Ⅱ.在一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)。调整CO2和H2初始投料比，测得在一定投料比和一定温度下，该反应CO2的平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。

(3)经分析，A、E和G三点对应的反应温度相同，结合数据说明判断理由___________。
(4)已知反应速率v=v正-v逆=k正x(CO2)x(H2)-k逆x(CO)x(H2O)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。C、D、E三点中k正-k逆最大的是___________，计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中，当CO2转化率达到50%时， =___________。
Ⅲ.制备碳基燃料
利用铜基配合物1，10—phenanthroline—Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之一，其装置原理如图所示。

(5)电路中每转移2mol电子，阴极室溶液质量增加___________g。

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