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解答题-原理综合题 适中0.65 引用2 组卷220
二氧化碳的综合利用是环保领域研究的热点课题。
Ⅰ.经过催化氢化合成低碳烯烃。
合成乙烯的反应为
(1)已知几种化学键键能如下表所示：
物质
能量

则___________(用含字母的代数式表示)。
(2)反应温度、投料比对平衡转化率的影响如图1。
①___________3(填“>”“<”或“=”，下同)；、两点反应的平衡常数___________。
②时，往刚性密闭容器中加入、，反应达到平衡，则反应开始和平衡时的总压强比为___________。
(3)某新型催化剂对合成低碳烯烃在不同反应温度下的催化性能如图2。

由图2可知，该反应最适宜的温度为___________，理由为___________。
Ⅱ.经过电解转化为化工原料。
(4)图3所示固体氧化物电解池利用具有优良催化活性的电极共电解。

①阴极生成氢气的电极反应式为___________。
②电解过程中还伴随着积碳反应。以下说法正确的是___________(填标号)。
a.生成的碳覆盖在电极表面，影响电极的催化活性
b.生成的碳使电解效率降低
c.生成的碳会和电解产生的氧气反应
2021·福建南平·二模
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知识点：根据△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和进行计算化学平衡常数的影响因素及应用化学反应条件的控制及其应用电解池电极反应式及化学方程式的书写与判断 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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工业上用CO2、CO和H2在催化剂下制取甲烷、甲醇、乙烯等有重要的意义。
(1)已知①
②
③
，则a=_______
(2)①利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：。在体积为1L的密闭容器中充入1molCO和2molH2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是_______
   
A.该反应的
B.p1>p2>p3
C.若p1时经过5min达到B点的平衡状态，此段时间
D.C点时，该反应的平衡常数为12
②上图中A、B、C三点的平衡常数小关系为_______，理由是_______。
③CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
控制CO2和H2初始投料比为1∶3时，温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图一所示。
   
a.由图可知温度升高CO的产率上升，其主要原因可能是_______。
b.由图可知获取CH3OH最适宜的温度是_______。
(3)以CO2为原料催化加氢合成低碳烯烃的反应方程式如下：
      
①在0.1MPa条件下，以的投料比充入体积固定的密闭容器中，发生上述反应，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量分数如图二所示，表示平衡时H2O的物质的量分数随温度变化关系的曲线是_______。
②若氢气和二氧化碳的物质的量之比为n∶1(n≥3)进行投料，温度控制为120℃，相应平衡体系中乙烯的产率为x，在图三中绘制x随n(n≥3)变化的示意图_______(标出曲线的起点坐标)。
工业上用CO2、CO和H2在催化剂下制取甲烷、甲醇、乙烯等有重要的意义。
(1)已知 ①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890kJ•mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-572kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ•mol-1 CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H=a kJ•mol-1
则a=___________
(2)①利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在体积为2 L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是___________

A．该反应的ΔH<0，且p1<p2
B．若p1时最初充入1 mol CO，经过5 min达到B点的平衡状态，此段时间v(CH3OH)=1.75 mol·L-1·min-1
C．在C点时，CO转化率为75%
D．A、B、C、D的平衡常数大小关系：A=B>C>D
②CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)；反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
控制CO2和H2初始投料比为1∶3时，温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图一所示。
a.反应Ⅰ自发进行的条件是___________(选填“高温”或“低温”)
b.由图可知温度升高CO的产率上升，其主要原因可能是___________。
c.由图可知获取CH3OH最适宜的温度是___________。   


(3)以CO2为原料催化加氢合成低碳烯烃的反应方程式：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。在常压下，FeCoMnK/BeO 作催化剂，按n(CO2)∶n(H2)=1∶3(总物质的量为4a mol)的投料比充入密闭容器中发生反应，测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率影响情况如图二所示。
①250 ℃下，上述反应达到平衡时容器体积为V L，则此温度下该反应的平衡常数为___________(用含a、V的代数式表示)。
②反应开始时在0.1 MPa条件下，以n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比充入体积固定的密闭容器中，发生反应：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量分数如图三所示。

若氢气和二氧化碳的物质的量之比为n∶1(n≥3)进行投料，温度控制为120 ℃，相应平衡体系中乙烯的产率为x，在图四中绘制x随n(n≥3)变化的示意图___________ (标出曲线的起点坐标)。
CO2回收资源化利用是环保领域研究的热点课题，
(1)在FeO催化下，以CO2为原料制取炭黑(C)的太阳能工艺如图1所示。

已知：①过程1生成lmolC(s)的反应热为△H1。
②过程2反应：Fe3O4(s)3FeO(s)+l/2O2(g) △H2。
上述以CO2为原料制取炭黑总反应的热化学方程式为____________，若该反应的△S<0，请判断
该反应是否为自发反应并说明理由___________________。
(2)以CO2为原料可以催化加氢合成低碳烯烃，利用CO2合成乙烯的反应方程式为：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H3。在常压下，以 FeCoMnK/BeO 作催化剂，按n(CO2)： n(H2)=l：3(总物质的量为4amol)的投料比充入密闭容器中发生反应。测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率影响情况如图2所示。

①下列说法不正确的是______________。
A. △H3<0；平衡常数：KM>KN
B.增加原催化剂的表面积，对平衡转化率无影响
C.生成乙烯的速率：v(M)有可能小于v(N)
D.若投料比改为n(CO2)：n(H2)=1：2，可以提高CO2的平衡转化率
E.若投料比不变，温度越低，反应一定时间后CO2的转化率越高
②250℃下，上述反应达平衡时容器体积为VL，则此温度下该反应的平衡常数为___________(用含a、V的代数式表示）。
③某温度下，n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线如图3所示。其它条件相同时，若容器的体积为其一半，画出0～t1时刻n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线。______
(3)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能可将CO2电解转化为低碳烯烃，则电解生成丙烯时，阴极的电极反应为______________。

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