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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷247
我国科学家利用Fe2Na3/红紫素催化剂实现CO2还原制备CO,利用可见光催化还原CO2,将CO2转化为增值化学原料(HCOOH、HCHO、CH3OH等),这被认为是一种可持续的CO2资源化有效途径。
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)如表所示:
物质HCHO(g)H2(g)
燃烧热(△H)/(kJ·mol-1)-570.8-285.8
已知:H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ·mol-1
CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g) △H=_______kJ·mol-1
(2)在一定温度下,将1molCO2(g)和3molH2(g)通入某恒容密闭容器中,发生反应CO2(g)+H2(g) HCOOH(g),测得不同时刻容器中CO2的体积分数[φ(CO2)]如表所示。
t/min01020304050
φ(CO2)0.2500.2300.2150.2050.2000.200
①下列能说明该反应达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.H2消耗速率等于HCOOH生成速率
B.混合气体的平均摩尔质量不随时间变化
C.混合气体的密度不随时间变化
D.容器内气体压强不随时间变化
②达到平衡时CO2的转化率为_______
(3)将n(CO2):n(H2)=1:4的混合气体充入某密闭容器中,同时发生反应1和反应2。
反应1:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.2kJ·mol-1
反应2:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2<0。
在不同温度、压强下,测得相同时间内CO2的转化率如图1.0.1MPa时,CO2的转化率在600℃之后随温度升高而增大的主要原因是_______

(4)在一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2(g)和nmolH2(g),仅发生(3)中的反应2。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[]的关系如图2。

①起始时容器内气体的总压强为8pkPa,若10min时反应到达c点,则0~10min内,v(H2)=_______mol·L-1·min-1
②b点时反应的平衡常数Kp=_______(用含p的表达式表示)(kPa)-2。(已知:用气体分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数)
(5)我国科学家开发催化剂,以惰性材料为阳极,在酸性条件下电解还原CO2制备HCHO,其阴极的电极反应式为_______
(6)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图3所示(带“*”表示物质处于吸附态)。试从图3分析,采用BiIn合金催化剂优于单金属Bi催化剂的原因:_______;BiIn合金催化剂优于单金属In催化剂的原因:_______
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知识点:盖斯定律与热化学方程式化学平衡图像分析化学平衡状态的判断方法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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利用可见光催化还原,将转化为增值化学原料(HCHO、HCOOH、等),这被认为是一种可持续的资源化有效途径。
(1)已知几种物质的燃烧热(△H)如表所示:
物质HCHO(g)(g)
燃烧热(△H)()-570.8-285.8
已知: ,则 ______
(2)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图所示(带“*”表示物质处于吸附态),试从图分析,采用BiIn合金催化剂优于中金属Bi和单金属In催化剂的原因分别是______

(3)催化加氢制的反应体系中,发生的主要反应有:
ⅰ、 
ⅱ、 
ⅲ、 
一定压强下,往某密闭容器中按投料比充入,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。

①下列说法正确的是______
A.恒温恒压时充入氦气,反应ⅱ、ⅲ的平衡均逆向移动,反应ⅰ不移动
B.增大的比值,的平衡转化率增大
C.图中X、Y分别代表CO、
D.体系中的的物质的量分数随温度变化不大,原因是温度变化,反应ⅰ、ⅲ的平衡移动方向相反
②在上图中画出反应达到平衡时,随温度变化趋势图(只用画220℃以后)______
③在一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入1mo1(g)和nmol(g)。仅发生反应ⅲ。实验测得的平衡分压与起始投料比[]的关系如图。起始时容器内气体的总压强为8pkPa,则b点时反应的平衡常数______(用含p的表达式表示)。(已知:用气体分压计算的平衡常数为,分压=总压×物质的量分数)。

回答下列问题:
(1)在微生物作用下电解含乙酸的有机废水可获得清洁能源,其原理如图所示。写出与电源A极相连的惰性电极上发生的电极反应:______

利用可见光催化还原,将转化为增值化学原料(HCHO、HCOOH、等),这被认为是一种可持续的资源化有效途径。
(2)已知几种物质的燃烧热如表所示:

物质

燃烧热

已知:   ,则   ______
(3)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图所示(带“*”表示物质处于吸附态),试从图分析,采用BiIn合金催化剂优于中金属Bi和单金属In催化剂的原因分别是______

(4)催化加氢制的反应体系中,发生的主要反应有:
i、   
ii、   
iii、   
一定压强下,往某密闭容器中按投料比充入,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。

        

①下列说法正确的是______
A.恒温恒压时充入氦气,反应ii、iii的平衡均逆向移动,反应i不移动
B.增大的比值,的平衡转化率增大
C.图中X、Y分别代表CO、
D.体系中的的物质的量分数随温度变化不大,原因是温度变化,反应i、iii的平衡移动方向相反
②在上图中画出反应达到平衡时,随温度变化趋势图(只用画220℃以后)______
③在一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入1moln mol。仅发生反应iii。实验测得的平衡分压与起始投料比的关系如图。起始时容器内气体的总压强为8pkPa,则b点时反应的平衡常数______(用含p的表达式表示)。
(已知:用气体分压计算的平衡常数为,分压=总压×物质的量分数)

Ⅰ、CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中,发生的主要反应有:



(1)③___________(填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”),该反应中活化能___________。(填“>”或“<”)
(2)反应①,(只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K=10,则___________。升高温度,增大的倍数___________(填“大于”“小于”或“等于”)增大的倍数。
(3)一定压强下,往某密闭容器中按投料比充入H2和CO2,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。

①下列说法正确的是___________
A.恒温恒压时充入氦气,反应①、③的平衡均逆向移动,反应②不移动
B.增大的比值,H2的平衡转化率增大
C.图中X、Y分别代表CO、H2O
D.体系中的CO2的物质的量分数随温度变化不大,原因是温度变化,反应①、②的平衡移动方向相反
②在一定温度下,向恒容密闭容器中充入lnolCO2和3molH2,仅发生反应①。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[]的关系如图。起始时容器内气体的总压强为8pkPa,则b点时反应的平衡常数Kp=___________(用含p的表达式表示)。(已知:用气体分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数)。

Ⅱ、
(4)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图所示(带“*”表示物质处于吸附态),试从图分析,采用BiIn合金催化剂优于中金属Bi和单金属In催化剂的原因分别是___________

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