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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷355
我国在应对气候变化工作中取得显著成效，并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳
中和”。因此将CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。异丁烯[CH2=C(CH3)2]作为汽油添加剂的主要成分，可利用异丁烷与CO2反应来制备。
反应I：CH3CH(CH3)CH3(g)+CO2(g)CH2=C(CH3)2(g)+H2O(g)+CO(g) △H1=+165.2kJ·mol-1
反应II：CH3CH(CH3)CH3(g)CH2=C(CH3)2(g)+H2(g) △H2
回答下列问题：
(1)已知：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2kJ·mol-1，则△H2=_______。
(2)向1.0L恒容密闭容器中加入1molCH3CH(CH3)CH3(g)和1molCO2(g)，利用反应I制备异丁烯。已知正反应速率可表示为v正=k正c[CH3CH(CH3)CH3]·c(CO2)，逆反应速率可表示为，v逆=k逆c[CH2=c(CH3)2]·c(H2O)·c(CO)，其中k正、K逆为速率常数。
①图中能够代表k逆的曲线为_______(填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。

②温度为T1时，该反应的化学平衡常数K=_______，平衡时，CH3CH(CH3)CH3的转化率_______50%(填“以>”、“=”、“<”)。
(3)CH4-CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术，反应为：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在pMPa时，将CO2和CH4按物质的量之比为1：1充入密闭容器中，分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间，测得CO2的转化率与温度的关系如图所示：

①a点CO2转化率相等的原因是_______。
②在pMPa、900°C、ZrO2催化条件下，将CO2、CH4、H2O按物质的量之比为1：1：n充入密闭容器，CO2的平衡转化率为α，此时平衡常数Kp=_______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数；写出含α、n、p的计算表达式)。
(4)利用电化学可以将CO2有效转化为HCOO-，装置如图所示。

①在该装置中，左侧Pt电极上的电极反应式：_______。
②装置工作时，阴极除有HCOO-生成外，还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是_______，标准状况下，当阳极生成O2的体积为224mL时，测得阴极区内的c(HCOO-)=0.015mol/L，则电解效率_______。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知：电解效率=100%。
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知识点：盖斯定律与热化学方程式化学平衡常数的有关计算转化率的相关计算及判断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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将转化为高附加值化学品已成为化学研究的重要课题，工业上利用和异丁烷反应制备汽油添加剂的主要成分异丁烯。已知：
反应I：

反应Ⅱ：   
反应Ⅲ：   
回答下列问题：
(1)则反应Ⅱ的_______。
(2)向恒容密闭容器中加入和，利用反应I制备异丁烯。已知正反应速率可表示为常数，逆反应速率可表示为，其中、为速率常数。
①图中能够代表的曲线为_______。(填“”“”“”或“”)。

②温度为时，反应I的化学平衡常数_______，平衡时的转化率_______50%(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)重整技术是实现“碳中和”的一种理想的利用技术，反应为。在时，将和按物质的量之比为充入密闭容器中，分别在无催化剂及催化下反应相同时间，测得的转化率与温度的关系如图所示。

①点，的转化率相等，原因是_______。
②在、900℃、催化条件下，将、、按物质的量之比为充入密闭容器中，的平衡转化率为，此时平衡常数_______ (以分压表示，分压=总压×物质的量分数。用含、、的计算表达式表示)。
(4)利用电化学可以将有效转化为甲酸根离子，装置如图所示。

已知：阴极生成的副产物是。当阳极生成的体积为(标准状况)时，测得阴极区内的，则电解效率为_______ (忽略电解前后溶液体积的变化。电解效率)。
我国在应对气候变化工作中取得显著成效，并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”。因此将CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。异丁烯[CH2=C(CH3)2]作为汽油添加剂的主要成分，可利用异丁烷与CO2反应来制备。
反应I：CH3CH(CH3)CH3(g)＋CO2(g)CH2=C(CH3)2(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH1
反应II：CH3CH(CH3)CH3(g) CH2=C(CH3)2(g)＋H2(g) ΔH2=＋124 kJ∙mol−1
回答下列问题：
(1)已知：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH=−41.2 kJ∙mol−1，则ΔH1=___________。
(2)向1.0L恒容密闭容器中加入0.1molCH3CH(CH3)CH3(g)和0.1molCO2(g)，利用反应I制备异丁烯。已知正反应速率可表示为v正=k正c[CH3CH(CH3)CH3]∙c(CO2)，逆反应速率可表示为，v逆=k逆c[CH2=C(CH3)2]∙c(H2O)∙c(CO)，其中k正、k逆为速率常数。
①图1中能够代表k逆的曲线为___________   (填“L1”“L2”、或“L3”“L4”)。

②温度为T1时，该反应的化学平衡常数K=___________；
(3)利用M催化CO2，加氢制CH3OH的反应历程如图2所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示，Ea表示活化能，单位为eV。

转化为的化学方程式为___________。
(4)工业上在催化下利用CO2发生如下反应I生产甲醇，同时伴有反应II发生。
I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH (g)+ H2O(g) ΔH= −49.4 kJ∙mol−1
II．CO2(g)+ H2(g)CO (g)+ H2O(g) ΔH=+41.2 kJ∙mol−1
不同条件下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，CO2的平衡转化率如图3所示。压强p1、p2、p3由大到小的顺序是___________。压强为p1时，温度高于300℃之后，随着温度升高CO2平衡转化率增大的原因___________。

(5)重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术，反应为：CO2(g)+CH4(g)2CO (g)+2H2(g)。某温度下，向一恒容密闭容器中充入CO2和CH4发生此反应，初始时CO2和CH4的分压分别为15kPa、20kPa，一段时间达到平衡后，测得体系压强增加了10kPa，则该反应的平衡常数Kp=___________(kPa)2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
我国在应对气候变化工作中取得显著成效，并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”。因此将CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。工业上在Cu-ZnO催化下利用CO2发生如下反应Ⅰ生产甲醇，同时伴有反应Ⅱ发生。
Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)       ΔH1
Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)       ΔH2=+41.2kJ·mol-1
回答下列问题：
已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)       ΔH=-90.6kJ·mol-1
(1)向密闭容器中加入CO2(g)和H2(g)，合成CH3OH(g)。已知反应Ⅰ的正反应速率可表示为正=k正·c(CO2)·c3(H2)，逆反应速率可表示为逆=k逆c(CH3OH)·c(H2O)，其中k正、k逆为速率常数。

①上图中能够代表k逆的曲线为_______(填“L1”“L2”或“L3”“L4”)。
②温度为T1时，反应Ⅰ的化学平衡常数K=_______。
我国科学家成功开发Pd—Fe/Fe2O3催化剂在低温条件下高选择性合成高纯度的乙烯，化学原理如下：
主反应：C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)       △H1
副反应：C2H2(g)+2H2(g)C2H6(g)       △H2
(2)在刚性密闭容器中充入一定量的C2H2(g)和H2(g)，发生反应：C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)。其他条件相同，在Cat1、Cat2两种催化剂作用下，反应相同时间时C2H2的转化率与温度的关系如图1所示。

①催化效率较高的是_______(填“Cat1”或“Cat2”)；b点_______(填“达到”或“未达到”)平衡。
②在密闭容器中充入1molC2H2和2molH2，发生上述两个反应，测得C2H2平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。在T0K、20kPa下C2H4的选择性等于[C2H4选择性=]。p0_______20kPa(填“>”、“＜”或“=”)。T0K下，主反应的平衡常数Kp=_______kPa-1(Kp为用气体分压计算的平衡常数，气体分压等于气体总压×物质的量分数)。

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