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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷467
CO2的综合利用是当前研究的热点问题。2020年12月24日,中国科学院大气物理研究所碳中和研究中心(等)在北京挂牌成立。回答下列问题:
(1)已知:I.C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol-l
Ⅱ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-483.6kJ·mol-l
Ⅲ.C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH3=-74.8kJ·mol-1
利用光能和光催化剂,将CO2(g)和H2O(g)转化为CH4(g)和O2(g)的热化学方程式为_______
(2)一定温度下,将1molCH4(g)和3molCO2(g)充入起始压强为4MPa、体积为10L的恒容密闭容器中,一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g) ⇌2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247kJ·mol-1
①下列事实可以判定反应达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
A.为定值
B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
②若上述反应10min末达到平衡,容器内的压强变为起始压强的1.25倍,则0~10min内,用CO2的浓度变化表示的平均反应速率v(CO2)=_______;CH4的平衡转化率为_______;该反应的平衡常数Kp=_______MPa2(用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,分压=总压×该物质的物质的量分数)。
(3)一定条件下,CO2催化加氢可以合成乙醇:2CO2(g)+6H2(g) ⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)。向I、Ⅱ、Ⅲ三个容积均为1L的恒容密闭容器中均充入1molCO2(g)和3molH2(g),在不同温度下发生上述反应。反应5min,测得各容器内CO2的物质的量如图所示:

①该反应的ΔH_______0(填“>”或“<”)。
②5min后,向容器Ⅲ中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),此时v_______v(填“>”“<”或“=”)。
(4)人工光合作用能够借助太阳能,用CO2和H2O制备化学原料。通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图如图所示:

催化剂a表面发生____(填“氧化”或“还原”)反应;催化剂b表面的电极反应式为___
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知识点:盖斯定律与热化学方程式温度对化学平衡移动的影响化学平衡常数的计算原电池电极反应式书写 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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我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。当前,科学家成功利用CO2和H2合成了CH3CH2OH、CH3OH,这对节能减排、降低碳排放具有重大意义。回答下列问题:
(1)一定压强下,测得某密闭容器中由CO2和H2制备CH3CH2OH的实验数据中,起始投料比、温度与CO2转化率的关系如图所示。
   
已知:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) ΔH。
①每生成0.2molCH3CH2OH产生的热量为akJ(a为正值),则ΔH=___________kJ·mol-1(用含a的代数式表示)。
②在上述条件下,发生该反应适宜的温度为___________(填“500”、“600”、“700”或“800”)K,判断的理由为___________
③某温度下,向2L恒容密闭容器中充入2molH2和1molCO2,2min末反应达到平衡,此时测得反应前后的总压强之比为5:3,则CO2的平衡转化率为___________,0~2min内,v(CH3CH2OH)=___________ mol·L-1·min-1
(2)对于CO2和H2合成CH3CH2OH的反应,下列说法正确的是___________(填字母)。
a.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时,该反应达到平衡
b.加入合适的催化剂,正、逆反应速率均增大,同时CH3CH2OH的产率也提高
c.H2的物质的量分数不再发生改变时,该反应达到平衡
d.增大压强,可提高CO2的转化率,同时平衡常数也增大
(3)将2molCO2和6molH2充入密闭容器中发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ·mol-1,测得CO2的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示。
   
①X1___________(填“>”、“=”或“<”)X2
②若M点对应平衡压强为10MPa,则对应的平衡常数KP=___________(精确到0.01,Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
在工业上,常用CO和H2合成甲醇,其相关的反应原理方程式为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H
已知:①CO(g)+O2(g)= CO2(g) △H1= a kJ/mol
②H2(g)+ O2(g)=H2O(g) △H2= b kJ/mol
③CH3OH(g)+ O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(g) △H3= c kJ/mol
回答下列问题:
(1)△H= ___________kJ/mol 。
(2)能说明反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)已达平衡状态的是___________(填字母)。
A.单位时间内生成1mol CH3OH(g)的同时消耗了1mol CO(g)
B.在恒温恒容的容器中,混合气体的密度保持不变
C.在绝热恒容的容器中,反应的平衡常数不再变化
D.在恒温恒压的容器中,气体的平均摩尔质量不再变化
(3)在T1℃时,体积为2L的恒容容器中充人物质的量之和为3mol的H2和CO,反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与n(H2)/n(CO)的关系如图1所示。

①当起始 =2,经过5min达到平衡,CO的转化率为60%,则0~5min内平均反应速率v(H2)___________。若此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,达新平衡时H2的转化率将___________(选填“增大”、“减小”或“不变”);
②当起始=3.5时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的___________点(选填“D”、“E”或“F”) 。
(4)已知CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。在密闭容器中有浓度均为0.1mol•L-1的CH4与CO2,在一定条件下反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图2,则压强P1___________P2(选填“>” “<” 或“=”);当压强为P2时,在y点:v()___________ v()(选填“大于”、“小于”或“等于”)。若P2=3MPa且在恒压体系中发生,则T℃时该反应的平衡常数Kp = ___________ MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。当前,科学家成功利用CO2和H2合成了CH3CH2OH、CH3OH,这对节能减排、降低碳排放具有重大意义。回答下列问题:
(1)一定压强下,测得某密闭容器中由CO2和H2制备CH3CH2OH的实验数据中,起始投料比、温度与CO2转化率的关系如图所示。

已知:2CO2(g) +6H2(g) CH3CH2OH(g) +3H2O(g)
①在上述条件下,发生该反应适宜的温度为___________(填“500”、“600”、“700”或“800”)K,判断的理由为___________
②某温度下,向2L恒容密闭容器中充入2mol H2和1mol CO2,2min末反应达到平衡,此时测得反应前后的总压强之比为5:3,则CO2的平衡转化率为___________,0 ~2 min内,v( CH3CH2OH) =___________mol·L-1·min-1
(2)对于CO2和H2合成CH3CH2OH的反应,下列说法正确的是___________ (填字母)。
a.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时,该反应达到平衡
b.加入合适的催化剂,正、逆反应速率均增大,同时CH3CH2OH的产率也提高
c.H2的物质的量分数不再发生改变时,该反应达到平衡
d.增大压强,可提高CO2的转化率,同时平衡常数也增大
(3)将2 mol CO2和6 mol H2充入密闭容器中发生反应:CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H= -49 kJ·mol-1,测得CO2的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示。

若M点对应平衡压强为P0,则对应的平衡常数KP=___________(Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。

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