解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷221
当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点,我国提出争取2030年“碳达峰”,2060年“碳中和”。因此,研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为热点。
(1)甲醇是一种可再生能源,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H3=-90.77kJ·mol-1
则:反应Ⅱ的ΔH2=___________ kJ·mol-1
(2)若反应II在一绝热恒容密闭容器中进行,下面能说明反应已达到平衡状态的是___________ ;
a、v(CO)=v(H2O) b、总压强不变
c、平衡常数不变 d、容器内n(CO2)/n(H2O)的值保持不变
(3)①对于反应Ⅰ,不同温度对CO2的转化率及催化剂的催化效率影响如图所示,下列有关说法正确的是___________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/11/8582c607-d2ec-4cf4-bf3b-e39186de093c.png?resizew=307)
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于M1
B.温度低于250℃时,随温度升高甲醇的平衡产率增大
C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大
D.若反应在较低的温度下进行,可以提高CO2的平衡转化率,符合勒沙特列原理
②若在2L密闭容器中充入3molH2和1molCO2只发生反应Ⅰ,250℃时反应的平衡常数K=___________ L2/mol2,若要进一步提高甲醇的体积分数,可采取的措施有___________ (写一条即可)。
(4)我国科学家研究Li-CO2电池,取得了重大科研成果。回答下列问题:
①Li-CO2电池中,研究表明该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,正极CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式。
I、2CO2+2e‑=C2O![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/000f98cbc3846bbe3289747f3f1bdbee.svg)
II、C2O
=CO2+CO![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c4435f6cf967f48f10ab10a256247355.svg)
III、___________
IV、
+2Li+=Li2CO3
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。写出CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为___________ 。
(1)甲醇是一种可再生能源,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)
则:反应Ⅱ的ΔH2=
(2)若反应II在一绝热恒容密闭容器中进行,下面能说明反应已达到平衡状态的是
a、v(CO)=v(H2O) b、总压强不变
c、平衡常数不变 d、容器内n(CO2)/n(H2O)的值保持不变
(3)①对于反应Ⅰ,不同温度对CO2的转化率及催化剂的催化效率影响如图所示,下列有关说法正确的是
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/11/8582c607-d2ec-4cf4-bf3b-e39186de093c.png?resizew=307)
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于M1
B.温度低于250℃时,随温度升高甲醇的平衡产率增大
C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大
D.若反应在较低的温度下进行,可以提高CO2的平衡转化率,符合勒沙特列原理
②若在2L密闭容器中充入3molH2和1molCO2只发生反应Ⅰ,250℃时反应的平衡常数K=
(4)我国科学家研究Li-CO2电池,取得了重大科研成果。回答下列问题:
①Li-CO2电池中,研究表明该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,正极CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式。
I、2CO2+2e‑=C2O
II、C2O
III、
IV、
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。写出CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为
21-22高三上·吉林长春·期中
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甲醇是一种可再生能源,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.58kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH3=-90.77kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的ΔH2=___________ 。
(2)反应Ⅲ能够自发进行的条件是___________ (填“较低温度”、“较高温度”或“任何温度”)。
(3)恒温,恒容密闭容器中,对于反应I,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是___________。
(4)对于反应I,不同温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示,下列有关说法不正确的是___________。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/11/29/3378402622521344/3448707379675136/STEM/869c87c8d7a94f1d9c2b940a726ff1ca.png?resizew=200)
(5)若在1L密闭容器中充入3molH2和1molCO2发生反应I,则图中M点时,产物甲醇的体积分数为___________ ;该温度下,反应的平衡常数K=___________ L2/mol2;若要进一步提高甲醇体积分数,可采取的措施有___________ 。
(6)通过上述反应制得的甲醇燃料电池在新能源领域中应用广泛,若采用
溶液为燃料电池的电解质溶液,则燃料电池的负极方程式为___________ 。
反应I:CO2(g)+3H2(g)
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的ΔH2=
(2)反应Ⅲ能够自发进行的条件是
(3)恒温,恒容密闭容器中,对于反应I,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是___________。
A.混合气体的密度不再变化 |
B.混合气体的平均相对分子质量不再变化 |
C.CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1:3:1:1 |
D.甲醇的百分含量不再变化 |
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2023/11/29/3378402622521344/3448707379675136/STEM/869c87c8d7a94f1d9c2b940a726ff1ca.png?resizew=200)
A.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率仍位于M |
B.温度低于250℃时,随温度升高甲醇的产率增大 |
C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大 |
D.实际反应应尽可能在较低的温度下进行,以提高CO2的转化率 |
(6)通过上述反应制得的甲醇燃料电池在新能源领域中应用广泛,若采用
当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时,相关物质的燃烧热数据如表:
(1)则25℃时H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为________ 。
(2)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步和水反应,发生电离:
①CO2(g)=CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)=H+(aq)+HCO
(aq)
25℃时,反应②的平衡常数为K2。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为ymol•L-1•kPa-1,当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为________ mol•L-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略HCO
的电离)
(3)105℃时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:2MHCO3(s)
M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)。上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。
保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa,CO2(g)的初始压强应大于________ kPa。
(4)我国科学家研究Li—CO2电池,取得了重大科研成果,回答下列问题:
①Li—CO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在___ (填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2+2e-=C2O
Ⅱ.C2O
=CO2+CO![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8e4e9ead5677313a0abf208127cbfc92.svg)
Ⅲ.__________ Ⅳ.CO
+2Li+=Li2CO3
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_________ 。
Ⅱ.在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图.由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为_______ (用a、b、c字母排序)。
(1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时,相关物质的燃烧热数据如表:
物质 | H2(g) | C(石墨,s) | C6H6(l) |
燃烧热△H(kJ•mol-1) | -285.8 | -393.5 | -3267.5 |
(2)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步和水反应,发生电离:
①CO2(g)=CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)=H+(aq)+HCO
25℃时,反应②的平衡常数为K2。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为ymol•L-1•kPa-1,当大气压强为pkPa,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为
(3)105℃时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:2MHCO3(s)
保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa,CO2(g)的初始压强应大于
(4)我国科学家研究Li—CO2电池,取得了重大科研成果,回答下列问题:
①Li—CO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在
Ⅰ.2CO2+2e-=C2O
Ⅲ.
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为
Ⅱ.在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图.由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/9/8/327131ef-03ca-49ac-8749-3eda175392cc.png?resizew=604)
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