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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷320
落实“双碳”目标,碳资源的综合利用成为重中之重。
I.甲醇不仅是重要的化工原料,还是性能优良的车用燃料。CO2和H2在Cu/ZnO催化作用下可以合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0,此反应分两步进行:
反应i:Cu/ZnO(s)+H2(g)=Cu/Zn(s)+H2O(g) ΔH>0
反应ii:_______       ΔH<0
(1)反应ii的化学反应方程式为_______
(2)在绝热恒容的密闭容器中,将CO2和H2按物质的量之比1:3投料发生该反应,下列不能说明反应已达到平衡的是_______(填字母标号)。
A.CO2和H2的转化率相等
B.体系的温度保持不变
C.单位时间体系内减少3molH2的同时有1molH2O增加
D.合成CH3OH的反应限度达到最大
(3)研究表明,用可控Cu/Cu2O界面材料也可催化CO2还原合成甲醇。将6.0molCO2和8.0molH2充入体积为3L的恒温密闭容器中发生此反应。测得起始压强为35MPa,H2的物质的量随时间的变化如图中实线所示。

①图1中与实线相比,虚线改变的条件可能是_______
②该反应在0~4min内(实线)H2O的平均反应速率为_______(保留2位有效数字)。
③该条件下(实线)的Kp_______MPa-2
④Cu2O的立方晶胞结构如图2所示。白球代表的是_______(填“Cu+”或“O2-”);a、b的坐标参数依次为(0,0,0)、(),则d的坐标参数为_______

II.在催化剂作用下,用CO脱除NO的反应为:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。
(4)已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-Ea/T+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效率进行了实验探究,获得如图3曲线。从图中信息获知催化剂的催化效率m_______n(填“>”“=”或“<”),其理由是_______
2023·山西临汾·一模
知识点:盖斯定律与热化学方程式化学平衡状态的判断方法化学平衡常数的有关计算晶胞的有关计算 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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落实“双碳”目标,碳资源的综合利用成为重中之重。
Ⅰ.甲醇不仅是重要的化工原料,还是性能优良的车用燃料。CO2和H2在Cu/ZnO催化作用下可以合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H= -187kJ/mol,此反应分两步进行:
反应i:Cu/ZnO(s)+H2(g)=Cu/Zn(s) +H2O(g) △H=+98 kJ/mol
反应ii:___________。
(1)反应ii的热化学反应方程式为___________
(2)在绝热恒容的密闭容器中,将CO2和H2按物质的量之比1:3投料发生该反应,下列不能说明反应已达平衡的是___________(填字母标号)。
a.CO2和H2的转化率相等
b.体系的温度保持不变
c.单位时间体系内减少3 mol H2的同时有1 mol H2O增加
d.合成CH3OH的反应限度达到最大
(3)研究表明,用可控 Cu/Cu2O界固材料也可催化CO2还原合成甲醇。6.0 mol CO2和8.0 mol H2充入体积为3 L的恒温密用容器中发生此反应。测得起始压强为35 MPa,H2的物质的量随时间的变化如图中实线所示。

   

①图中与实线相比,虚线改变的条件可能是___________
a.加催化剂             b.升高温度             c.缩小容器体积             d.恒温恒压,通入惰性气体
②该反应在0-4 min内(实线)CH3OH(g)的平均反应速率为___________(保留2位有效数字)。
③该条件下(实线)的Kp___________MPa-2
(4)近年来,生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化,其工作原理如图所示。
①微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极电极反应式为___________

       

②如果处理有机物[(CH2O)n]生成标准状况下112 m3CH4,则理论上导线中通过电子的物质的量为___________
③该电解池中电活性微生物的作用是___________
清洁能源的综合利用可有效降低碳排放,是实现“碳中和碳达峰”的重要途径。
(1)以环己烷为原料生产苯,同时可得到氢气。下图是该反应过程中几种物质间的能量关系。

反应: ΔH=___________kJ/mol。
(2)已知反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH>0,利用该反应可减少CO2排放,并合成清洁能源。
①下列能说明反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
A.单位时间内生成1 molCH3OH(g)的同时消耗了3 molH2(g)
B.在绝热恒容的容器中,反应的平衡常数不再变化
C.容器内c(CO2):c(H2 ):c(CH3OH):c(H2O) =1:3:1:1
D.在恒温恒压的容器中,气体的平均摩尔质量不再变化
②一定条件下,在一密闭容器中充入1 molCO2和3 molH2发生反应,下图表示压强为1. 0MPa和4.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系。

其中表示压强为4.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为___________(填“I”或“II”);a点对应的平衡常数Kp=___________ MPa-2(Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数。分压=总压×物质的量分数,结果精确到0.01)。
③利用制备的甲醇可以催化制取丙烯,过程中发生如下反应:3CH3OH(g)C3H6(g) +3H2O(g),为探究M、N两种催化剂的催化效能,进行相关实验,依据实验数据获得如图所示曲线。

已知Arrhenius经验公式为Rlnk= -+C(Ea为活化能,假设受温度影响忽略不计,k为速率常数,R和C为常数)。在M催化剂作用下,该反应的活化能Ea=___________kJ·mol-1,从图中信息获知催化效能较低的催化剂是___________ ( “M”或“N”),判断理由是___________
甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料.利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H
②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H=-58kJ·mol-1
③CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
化学键H-HC-OH-OC-H
E/(kJ·mol-1)4363431076465x

则x=__________
(2)若T℃时将6molCO2和 8molH2充入2L密闭容器中发生反应②,测得H2的物质的量随时间的变化如图中状态Ⅰ(图中实线)所示。图中数据A(1,6)代表在1min时H2的物质的量是6mol。

①T℃时状态I条件下,0--3min内CH3OH的平均反应速率v=__________(保留两位有效数字),
平衡常数K=__________
②其他条件不变时,仅改变某一条件后测得H2的物质的量随时间变化如图中状态Ⅱ所示,则改变的条件可能是__________
③一定温度下,此反应在恒容容器中进行,能判断该反应达到化学平衡状态依据的是__________
a.容器中压强不变
b. CO2和水蒸气的体积比保持不变
c. v正(H2) =3v逆(CH3OH )
d.气体的密度不再随时间的改变而变化
④CO与H2在密闭容器中发生反应①,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图2所示。下列说法正确的是__________

A.温度:T1<T2<T3
B.正反应速率:v(a)>v(c);v(b)>v(d)
C.平衡常数:K(a)>K(c);K(b)>K(d)
D.平均摩尔质量:M(a)<M(c);M(b)>M(d)
⑤800K向下列起始体积相同的密闭容器中充入1molCO、2molH2发生反应①,如图所示甲容器在反应过程中保持压强不变,乙容器保持体积不变达到平衡时H2的浓度c (H2)甲__________c(H2)乙

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