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解答题-原理综合题 适中0.65 引用2 组卷368
在“碳达峰、碳中和”的大背景下,实现的有效转化成为科研工作者的研究热点,以下是几种常见的利用方法:
I.以作催化剂,可使在温和条件下转化为甲醇,反应经历如下过程:
i.催化剂活化:(无活性)(有活性);
ii.在活化的催化剂表面发生反应①:   ,同时也有反应②:   等副反应发生。
(1)反应①中碳原子的杂化方式变化情况为___________
(2)某温度下,在恒容反应器中,能说明反应①达到平衡状态的是___________(填序号)。
A.
B.混合气体的平均摩尔质量不变
C.混合气体的密度不变
D.的分压相等
(3)某温度下,的混合气体以不同流速通过恒容反应器,气体流速与转化率、选择性的关系如图,(已知:选择性)选择性随气体流速增大而升高的原因可能有:

___________
②气体流速增大可减少产物中的积累,减少催化剂的失活,从而提高选择性,请用化学方程式表示催化剂失活的原因:___________
(4)碳酸氢盐分解可获得,在T℃时,将足量的某碳酸氢盐固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:。上述反应达平衡时体系的总压为。保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的,再加入足量,欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于,则开始时通入的初始压强应大于___________
II.一种以甲醇和二氧化碳为原料,利用活性催化电极,电化学法制备甲酸(甲酸盐),其工作原理如图所示。

(5)①b极为直流电源的___________极,写出电解过程中阴极表面发生的电极反应式:___________
②若有1mol通过质子交换膜时,该装置内生成和HCOOH共计___________mol。
22-23高三上·重庆渝中·阶段练习
知识点:化学平衡图像分析化学平衡常数的有关计算电解原理利用杂化轨道理论判断化学键杂化类型 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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在“碳达峰、碳中和”的目标引领下,减少排放实现的有效转化成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的利用方法,回答下列问题。
I.以作催化剂,采用“催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。反应历程如下:
i.催化剂活化:(无活性)(有活性);
ii.在活化的催化剂表面同时发生如下反应:
①主反应:   
②副反应:   
(1)某温度下,在恒容反应器中,能说明反应①达到平衡状态的是_______(填序号)。
A.分别用表示的速率之比为3:1
B.混合气体的平均摩尔质量不变
C.混合气体的密度不变
D.的分压之比不变
(2)a.选择性随气体流速增大而升高的原因可能是_______。(已知:选择性)
b.某温度下,的混合气体以不同流速通过恒容反应器。气体流速增大可减少产物中的积累,从而减少催化剂的失活,请用化学方程式表示催化剂失活的原因:_______
(3)反应①、②的(K代表化学平衡常数)随(温度的倒数)的变化如图所示。

升高温度,反应的化学平衡常数_______(填“增大”或“减小”或“不变”)。
(4)恒温恒压密闭容器中,加入2mol和4mol,只发生反应①和反应②,初始压强为
a.在230℃以上,升高温度的平衡转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是_______
b.在300℃发生反应,反应达平衡时,的转化率为50%,容器体积减小20%。则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=_______(保留两位有效数字)。
II.利用干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用,还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现:
i.
ii.
上述反应中为吸附活性炭,反应历程的能量变化如图1所示:

(5)干重整反应的速率由决定_______(填“反应i”或“反应ⅱ”),干重整反应的热化方程式为_______。(选取图1中表示反应热)。
减少CO2排放并实现CO2的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下两种常见的CO2利用方法,回答下列问题:
(I)在钌配合物催化作用下采用“CO2催化加氢制甲酸”方法将CO2资源化利用。
反应为:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)   ΔH
(1)已知:298K时,部分物质的相对能量如表所示,ΔH =_______kJ·mol-1,该反应在_____(填“高温”、“低温”或者“任意温度” )易自发进行。

物质

CO2(g)

H2(g)

H2O(g)

CO(g)

HCOOH(g)

相对能量/kJ ·mol-1)

-393

0

-242

-110

-423.9


(II)以氧化铟(In2O3)作催化剂,采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将CO2资源化利用。反应历程如下:
i.催化剂活化:In2O3 (无活性)In2O3-x (有活性)
ii.CO2与H2在活化的催化剂表面同时发生如下反应:
反应①:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反应②:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(2)某温度下,在恒容密闭反应器发生以上反应,下列能说明反应①达到平衡状态的是___ (填标号)。
A.v(H2):v(CH3OH)=3:1
B.混合气体的平均摩尔质量保持不变
C.混合气体的密度保持不变
D.CH3OH(g)的分压保持不变
(3)增大CO2和H2混合气体的流速,可减少产物中H2O(g)的积累,从而减少催化剂的失活,请用化学方程式表示催化剂失活的原因:__________
(4)ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随×103 (T代表温度)的变化如图所示

请在上述图中画出反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的 lnK 随×103变化的曲线_______
(5)在恒温密闭容器中,维持压强和投料比不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器, CO2的转化率[α(CO2)%]和甲醇的选择性[x(CH3OH)%= ×100%]随着温度变化关系如图所示。

若233~251°C时催化剂的活性受温度影响不大,分析温度高于235°C时图中曲线下降的原因________
(6)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,同时发生反应①和反应②,初始压强为p0,在300°C发生反应,反应达到平衡时,CO2的转化率为50%,容器体积减小20%,则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=________(保留两位有效数字)。

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