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解答题-原理综合题 适中0.65 引用2 组卷123
利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H3
回答下列问题:
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
化学键H—HC—OC≡OH—OC—H
E/(kJ·mol-1)4363431076465413
由此计算H1=___kJ·mol-1,已知H2=-58kJ·mol-1,则H3=___kJ·mol-1
(2)科学家提出制备“合成气反应历程分两步:
反应①:CH4(g)=C(ads)+2H2(g)(慢反应)
反应②:C(ads)+CO2(g)=2CO(g)(快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图所示:

CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为__
(3)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,其装置原理如图所示。

①电池工作过程中,图中Pt电极附近溶液的pH__(填“变大”或“变小”),阴极的电极反应式为___
②每转移2mol电子,阴极室溶液质量增加___g。
(4)利用“Na—CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na—CO2”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C.放电时该电池“吸入CO2,其工作原理如图所示:

①放电时,正极的电极反应式为___
②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面,当转移0.2mol电子时,两极的质量差为___g。(假设放电前两电极质量相等)
21-22高三上·黑龙江鹤岗·阶段练习
知识点:盖斯定律及其有关计算根据△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和进行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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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.制合成气
科学家提出制备“合成气”反应历程分两步:
第一步:CH4(g)C(ads)+2H2(g)(慢反应)
第二步:C(ads)+CO2(g)2CO(g)(快反应)
(1)决定制备“合成气”反应速率的是第___________步,上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图:

CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式为___________
Ⅱ.制备甲醇
“合成气”在催化剂作用下反应,可以直接合成甲醇:CO(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0,测得相同时间内甲醇产率与温度的关系如图所示。

(2)温度在800℃时甲醇产率最高的主要原因是___________
(3)下列措施能提高CO平衡转化率的是___________(填字母)。
A.升温       B.加压       C.加入催化剂       D.增大H2浓度
Ⅲ.脱水制醚
利用“合成气”合成甲醇后,甲醇脱水制得二甲醚的反应为: 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH,其速率方程式:v=k·c2(CH3OH),v=k·c(CH3OCH3)·c(H2O),kk为速率常数且只与温度有关。经查阅资料,上述反应平衡状态下存在计算式:(Kc为化学平衡常数;T为热力学温度,单位为K)。
(4)当T=500K时,Kc≈9,在密闭容器中加入一定量甲醇CH3OH,反应到达平衡状态时,体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数___________(填标号)。
A.       B.       C.       D.无法确定
Ⅳ.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,其装置原理如图所示。

(5)①电池工作过程中,图中Pt电极附近溶液的pH___________(填“变大”或“变小”),阴极的电极反应式为___________
②每转移2mol电子,阴极室溶液质量增加___________g。
CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,维持大气中CO2的平衡对生态环境保护有着重要意义。
I.可利用CH4与CO2制备合成气(CO、H2),在某一刚性密闭容器中加入CH4和CO2,容器中CH4和CO2的分压分别为15kPa、20kPa,加入Ni/α—A12O3催化剂并加热至1123K使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
(1)达到平衡后,测得CO的产率为50%,则该反应的平衡常数Kp=___
(2)科学家提出制备“合成气反应历程分两步:
反应①:CH4(g)=C(ads)+2H2(g)       (慢反应)
反应②:C(ads)+CO2(g)=2CO(g)       (快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图所示,CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为___

II.CO2催化加氢制甲醇,向某恒容的密闭容器中,按投料比n(H2):n(CO2)=3:1,充入H2和CO2,发生如下反应:
i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)       H1=-49.4kJ·mol-1
ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)       H2=+41.2kJ·mol-1
iii.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)       H3=-90.6kJ·mol-1
反应达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。

(3)①体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大,原因是___
②下列措施中,无法提高甲醇平衡产率的是___(填标号)。
A.加入适量CO          B.增大压强        C.循环利用原料气        D.升高温度
③如图X、Y分别代表______(填化学式)。
III.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,其装置原理如图所示。

(4)①电解池工作过程中,阴极的电极反应式为___
②每转移2mol电子,阴极室溶液质量增加___g。
CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,维持大气中CO2的平衡对生态环境保护有着重要意义。
I.可利用CH4与CO2制备合成气(CO、H2),在某一钢性密闭容器中CH4、CO2的分压分别为15kPa、20kPa,加入Ni/α-A12O3催化剂并加热至1123K使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
(1)研究表明CO的生成速率,某时刻测得p(H2)=10kPa,则该时刻v(CH4)=___________k·Pas-1
(2)达到平衡后,测得CO的产率为50%,则该反应的平衡常数Kp=_________
(3)科学家提出制备“合成气反应历程分两步:
反应①:CH4(g)=C(ads)+2H2(g)(慢反应)
反应②:C(ads)+CO2(g)=2CO(g)(快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图所示:

CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为__________________。能量变化图中:E5+E1_________E4+E2(填“>”、“<”或“=”)。
II.CO2催化加氢制甲醇5MPa时,往某密闭容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2,发生以下反应:
i.
ii..
iii.
反应达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。

(4)①体系中CO2的物质的量分数受温度的影响不大,原因是_______________________
②下列措施中,无法提高甲醇平衡产率的是________(填标号)。
A.加入适量CO B.增大压强C.循环利用原料气D.升高温度
③如上图X、Y分别代表_________________(填化学式)。
III.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,其装置原理如图所示。

(5)①电池工作过程中,图中Pt电极附近溶液的pH_______(填“变大”或“变小”),阴极的电极反应式为________________
②每转移2mol电子,阴极室溶液质量增加______g。

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