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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷369
将二氧化碳转化为高附加值碳基燃料可有效减少碳排放。二氧化碳催化加氢制甲醇引起了科学界和工业界的极大兴趣。回答下列问题:
(1)相关的化学键键能数据如下表所示。
化学键
写出二氧化碳催化加氢制甲醇的热化学方程式:_______
(2)采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,成功的实现了高选择性电催化还原制备甲醇,该反应历程如图所示。

①该过程容易产生副产物_______
②上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,需要降低某步骤的能量变化,写出该基元反应的化学方程式:_______
(3)工业中,在催化剂作用下可发生两个平行反应,分别生成
反应a:
反应b:
在传统的催化固定反应床()中,转化率和甲醇选择性通常都比较低,科学团队发展了一种具有反应分离双功能的分子筛膜催化反应器()用于催化加氢制备甲醇,极大地改善了该问题,原理如下图所示。

保持压强为,向密闭容器中投入一定量,不同反应模式下的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组反应模式压强/温度/℃转化率选择性
已知选择性:转化的中生成的百分比。
模式时,投料比,一定温度下发生反应,下列说法能作为反应达到平衡状态的判据是_______ (填选项字母)。
A.气体密度不再变化
B.CO的体积分数不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化
D.不再变化
E.的物质的量之比为
②由表中数据可知模式下,的转化率显著提高,结合具体反应分析可能的原因:_______
③压力平衡常数是指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,平衡分压总物质的量分数。根据表中数据计算温度为时,反应a的值为_______(无需计算,写表达式)。
20-21高三·广东·阶段练习
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的移动及其影响因素化学平衡状态的判断方法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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我国对世界郑重承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。而研发二氧化碳的碳捕集和碳利用技术则是关键,其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题:
Ⅰ.一定温度下,在催化剂作用下可发生两个平行反应,分别生成
a:
b:
(1)相同温度下,_______
(2)在传统的催化固定反应床中,转化率和甲醇选择性通常都比较低,科学团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器,极大地改善了该问题,原理如图所示。

保持压强为,温度为,向密闭容器中投料比按投入一定量,不同反应模式下的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组反应模式温度/转化率选择性
326021.967.3
326036.1100.0
已知选择性:转化的中生成的百分比。
模式时,上述条件下发生反应,下列说法能作为反应a达到平衡状态的判据是_______(填选项字母)。
A.气体压强不再变化                         B.气体平均相对分子质量不再变化
C.不再变化                         D.的物质的量之比为
②由表中数据可知模式下,的转化率明显提高,结合具体反应分析可能的原因:_______
(3)反应b在进气比不同时,测得相应的平衡转化率见图(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同,其他反应条件都相同)。
①D和F两点对应的温度关系:_______(填<,>,或=),其原因是_______

②已知反应速率,k为反应速率常数,x为物质的量分数,在达到平衡状态为G点的反应过程(此过程为恒温)中,当的转化率刚好达到时,_______
Ⅱ.用下图装置电解二氧化碳也可制取甲醇,控制在一定温度左右,持续通入二氧化碳,电解过程中物质的量基本不变。

(4)阴极电极反应式为:_______
我国对世界郑重承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,其中的关键技术是运用催化转化法实现二氧化碳的碳捕集和碳利用。请回答下列问题:
Ⅰ、一定温度下,在催化剂作用下可发生a、b两个平行反应,分别生成
a:
b:
(1)相同温度下,反应___________
(2)在传统的催化固定反应床中,的转化率和甲醇的选择性通常都比较低。后来,科学团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器,极大地改善了该问题,其原理如图1所示:

保持压强为,温度为,向密闭容器中按投料比,投入一定量,不同反应模式下的平衡化率和的选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组反应模式温度/的平衡转化率的选择性
326021.967.3
326036.1100.0
已知:的选择性是指转化的中生成的百分比。
①在模式下,按上述条件发生反应。下列说法能证明反应a达到平衡状态的是___________(填字母)。
A.气体压强不再变化
B.气体的平均相对分子质量不再变化
C.不再变化
D.的物质的量之比为
②由表中数据可知,在模式下,的转化率明显提高,结合具体反应分析可能的原因是___________
(3)反应b在进气比不同时,测得的平衡转化率如图2所示(各点对应的反应温度可能相同,也可能不同,其他反应条件均相同)。
①D和F两点对应的温度关系:___________(填“>”、“=”或“<”),其原因是___________

②恒温条件下,在达到平衡状态为G点的反应过程中,当的转化率刚好达到时,___________(填“>”、“=”或“<”)。
Ⅱ、用图3所示装置电解二氧化碳也可制取甲醇,控制在一定温度范围内,持续通入二氧化碳,电解过程中的物质的量基本不变。

(4)阴极的电极反应式为___________
研发二氧化碳的碳捕集和碳利用技术是科学研究热点问题,其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题:
(1)常温常压下,一些常见物质的燃烧热如表所示:

名称

氢气

甲烷

一氧化碳

甲醇

化学式

已知:   
   __________,该反应在__________(填“高温”、“低温”或“任意温度”)下能自发。
(2)在氢气还原的催化反应中,可被催化转化为甲醇,同时有副产物CO生成,为了提高甲醇的选择性,某科研团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器,原理如图所示。

保持压强为3MPa,温度为260℃,向密闭容器中按投料比投入一定量,不同反应模式下的平衡转化率和甲醇的选择性的相关实验数据如下表所示。

实验组

反应模式

温度/℃

的平衡转化率/%

的选择性/%

普通催化反应器

3

260

21.9

67.3

分子筛膜催化反应器

3

260

36.1

100

①分子筛膜催化反应器(恒温恒容)模式中,发生反应,下列说法能作为此反应达到平衡状态的判据的是__________ (填标号)。
A.气体压强不再变化                                 B.气体的密度不再改变
C.                           D.
②由表中数据可知双功能的分子筛膜催化反应器模式下,的转化率明显提高,结合具体反应分析可能的原因:__________
(3)二氧化碳催化加氢制甲醇的反应中在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在℃时,随压强(p)的变化及在随温度(T)的变化,如图所示。

①图中对应等压过程的曲线是______(填“a”或“b”),判断的理由是__________
②恒温时(℃),当时,的平衡转化率__________(保留小数点后一位),此条件下该反应的__________。(保留小数点后两位)(对于气相反应,可以用分压表示,分压=总压×物质的量分数)。

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