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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷770
将二氧化碳转化为高附加值碳基燃料有利于实现人类活动的“碳中和”。
(1)已知:①CH4(g) +2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(g) ΔH1=-802 kJ·mol-1
②2H2(g) +O2(g)=2H2O(g) ΔH2=-484 kJ·mol-1
③CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) ΔH=a kJ·mol-1
又知相关化学键的键能数据如下表所示。
化学键H-HC=OH-OC- H
E/(kJ·mol-1)436745463x
则a=_______,使1molCH4裂解为相应的原子吸收_______kJ的热量。
(2)在磷化硼(BP)催化下,按n(H2):n(CO2)=3:1的比例向某密闭容器中通入一定量的原料气可发生如下两个反应:
反应Ⅰ :CO2(g) +3H2(g) CH3OH (g)+ H2O(g) H3
反应Ⅱ :CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) H4>0
维持压强为6.4MPa,测得不同温度下,反应经过相同时间时CO2的转化率、甲醇的选择性如图1所示[CH3OH的选择性= ]。

①△H3_______0(填“<”或“>”),判断的依据是_______,在实际工业生产中压强不能过高也不能过低的原因是_______
②T1 K时,若反应从开始到达到a点所用时间为10 min,则v(CH3OH)=_______MPa·min-1,反应Ⅰ的Kp=_______(Kp指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,A的平衡分压=p×A的物质的量分数,最终结果可用分数表示)。
(3)以NaCl饱和溶液为电解质溶液,利用图2所示的装置将CO2转化为燃料CO。则电极Ⅱ接电源的_______极,阴极上电极反应式为_______
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知识点:化学反应原理综合考查盖斯定律及其有关计算化学平衡常数的有关计算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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党的二十大报告中强调“实现碳达峰碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革”,CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径。回答下列问题。
Ⅰ.利用CO2合成淀粉的研究成果已经被我国科学家发表在Nature杂志上。其涉及的关键反应如下:
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH1=-49kJ/mol
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   ΔH2=+41.17kJ/mol
③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)     ΔH3
(1)反应③中ΔH3=___________,该反应自发的条件是___________(填“高温自发“低温自发”或“任何温度下都自发”)。
(2)在催化剂作用下,按n(CO2):n(H2)=1:3的比例向某密闭容器中通入一定量的原料气只发生①②两个反应。维持压强为3.2MPa,测得不同温度下,反应经过相同时间时CO2的转化率、甲醇的选择性如图所示:

已知:甲醇的选择性=×100%。
①从图中曲线的变化趋势也可以判断出反应①是放热的,判断的依据是___________,在实际工业生产中压强不能过高也不能过低的原因是___________
②T1K时,若反应从开始到达到a点所用时间为10min ,则H2的分压=___________MPa,v(CH3OH)=___________MPa/min,反应②的Kp=___________(Kp指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,A的平衡分压=A的物质的量分数×P,最终结果用分数表示)。
Ⅱ.近年来,有研究人员用CO2通过电催化生成多种燃料,实现CO2的回收利用,其工作原理如图所示。

(3)请写出Cu电极上产生CH3OH的电极反应式:___________
近年,甲醇的制取与应用在全球引发了关于“甲醇经济”的广泛探讨。以下是两种制取过程:
一、利用CO2制取甲醇
当原料组成为n(CO2):n(H2)=1:3通入某密闭容器,合成CH3OH的反应体系中主要包含以下反应:
反应①:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反应②:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ/mol
(1)已知反应②的v=kc(CO2)·c(H2),v=kc(H2O)·c(CO)(k、k为速率常数,与温度、催化剂有关)。若平衡后升高温度,则___________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)维持压强为6.4MPa,测得不同温度下,反应经过相同时间时CO2的转化率、甲醇的选择性如图所示[CH3OH的选择性=×100%]。
   
①ΔH1___________0(填“<”或“>”),判断的依据是___________
②T1K时,若反应从开始到达到a点所用时间为5min,则v(CH3OH)=___________MPa·min-1,反应②的Kp=___________(Kp指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,A的平衡分压=p×A的物质的量分数,计算结果保留2位有效数字)。
二、利用烯烃催化制取甲醇
制取过程中发生如下反应:
反应I:C3H6(g)+3H2O(g)3CH3OH(g) ΔH2
反应Ⅱ:C2H4(g)+2H2O(g)2CH3OH(g) ΔH3
反应Ⅲ:3C2H4(g)2C3H6(g) ΔH4
(3)反应I、Ⅲ的vantHoff实验数据如图所示(vantHoff经验公式RInK=-+C,为标准焓变,K为平衡常数,R和C为常数)。根据图判断:ΔH3=___________(用含ΔH2和ΔH4的计算式表示),反应Ⅲ的___________kJ·mol-1
   
近年,甲醇的制取与应用在全球引发了关于“甲醇经济”的广泛探讨。以下是两种制取过程:
一、利用CO2制取甲醇
当原料组成为n(CO2): n(H2)=1: 3通入某密闭容器,合成CH3OH的反应体系中主要包含以下反应:
反应①: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反应②: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ/mol
(1)已知反应②的v =kc(CO2)·c(H2), v=kc(H2O) ·c(CO)(k、k为速率常数,与温度、催化剂有关)若平衡后升高温度,则 ___________(填“增大”、“不变”或“减小”);若反应体系在恒容容器中发生,下列情况下反应一定达到平衡状态的是___________
A.容器内的压强不再改变
B.容器内气体密度不再改变
C.容器内c(CO2): c(H2): c(CO): c(H2O)=1: 1: 1: 1
D.单位时间内,断开C=O键的数目和断开H-O键的数目相同
(2)维持压强为6.4MPa,测得不同温度下,反应经过相同时间时CO2的转化率、甲醇的选择性如图所示[CH3OH的选择性=]。

①ΔH1___________0(填“<”或“>”),判断的依据是___________
②T1K时,若反应从开始到达到a点所用时间为5 min, 则v(CH3OH)=___________ MPa·min-1,反应②的Kp=___________ (Kp指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,A的平衡分压=p×A的物质的量分数,计算结果保留2位有效数字)。
二、利用烯烃催化制取甲醇
制取过程中发生如下反应:
反应I: C3H6(g)+3H2O(g) 3CH3OH(g) ΔH2
反应II: C2H4(g)+2H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH3
反应III: 3C2H4(g) 2C3H6(g) ΔH4
(3)反应I、III的vantHoff实验数据如图所示(vantHoff经验公式RInK=-+C,为标准焓变,K为平衡常数,R和C为常数)。根据图判断:

ΔH3=___________(用含ΔH2和ΔH4的计算式表示),反应III的= ___________ kJ ·mol-1

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