解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷229
为实现“碳达峰”、“碳中和”目标，可将CO2催化加氢制甲醇。该反应体系中涉及以下两个主要反应：
反应I：
△H1＜0
反应II：
△H2＞0
(1)已知101kPa和298K时一些物质的标准摩尔生成热(在101kPa和一定温度下，由最稳定单质生成1mol纯物质的热效应，称为该物质的标准摩尔生成热)数据如表所示：
则反应I的
_______ 。
(2)在密闭容器中上述反应混合体系建立平衡后，下列说法正确的是_______。
(3)向容器中加入1mol CO2、1mol H2，维持压强100kpa发生反应，CO2和H2的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。
①曲线_______ (填“L1”或“L2”)表示CO2的平衡转化率。
②温度高于T2K后曲线L2随温度升高而降低的原因为_______ 。
③T1K下反应达到平衡时，H2O(g)的物质的量为_______ mol，反应I的标准平衡常数
_______ (保留1位小数)。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应：
，
，其中
，
、
、
、
为各组分的平衡分压)。
(4)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，装置如图：
①铜电极上产生CH4的电极反应式为_______ 。
②5.6L(标准状况下) CO2通入铜电极，若只生成CO和CH4，此时铜极区溶液增重5.4g，则生成CO和CH4的体积比为_______ 。
反应I：
△H1＜0反应II：
△H2＞0(1)已知101kPa和298K时一些物质的标准摩尔生成热(在101kPa和一定温度下，由最稳定单质生成1mol纯物质的热效应，称为该物质的标准摩尔生成热)数据如表所示：
| 物质 | H2(g) | CO2(g) | CH3OH(g) | H2O(g) |
 | 0 | -393.5 | -201 | -241.8 |
(2)在密闭容器中上述反应混合体系建立平衡后，下列说法正确的是_______。
| A．增大压强，CO的浓度一定保持不变 |
| B．降低温度，反应II的逆反应速率增大，正反应速率减小 |
| C．增大 CH3OH的浓度，反应II的平衡向正反应方向移动 |
| D．恒温恒压下充入气，反应I的平衡向逆反应方向移动 |
①曲线
②温度高于T2K后曲线L2随温度升高而降低的原因为
③T1K下反应达到平衡时，H2O(g)的物质的量为
，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。(4)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，装置如图：
①铜电极上产生CH4的电极反应式为
②5.6L(标准状况下) CO2通入铜电极，若只生成CO和CH4，此时铜极区溶液增重5.4g，则生成CO和CH4的体积比为
22-23高二下·重庆沙坪坝·阶段练习
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为实现“碳达峰”、“碳中和”目标，可将CO2催化加氢制甲醇。该反应体系中涉及以下两个主要反应：
反应I： CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
反应II： CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol
(1)反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的反应热ΔH3=_______ 。
(2)在密闭容器中，上述反应混合体系建立平衡后，下列说法正确的是_______。
(3)不同条件下，相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
CH3OH的选择性=
100%
①由图可知，合成甲醇的适宜条件为_______ (填标号)
A.CZT催化剂 B. CZ(Zr-1)T 催化剂 C.230°C D.290 °C
②在230°C以上，升高温度，CO2的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是_______ 。
(4)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，发生反应I和反应II，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，气体体积减小10%，则在达到平衡时， CH3OH的选择性=_______ ，反应II的平衡常数K=_______ 。
(5)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，装置如图：
①铜电极上产生HCOOH的电极反应式为_______ 。
②若铜电极上只生成5.6gCO，则铜极区溶液质量变化了_______ g。
反应I： CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol反应II： CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol(1)反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的反应热ΔH3=(2)在密闭容器中，上述反应混合体系建立平衡后，下列说法正确的是_______。
| A．增大压强，CO的浓度一定保持不变 |
| B．降低温度，反应II的逆反应速率增大，正反应速率减小 |
| C．增大CH3OH的浓度，反应II的平衡向正反应方向移动 |
| D．恒温恒容下充入氦气，反应I的平衡向正反应方向移动 |
CH3OH的选择性=
100%①由图可知，合成甲醇的适宜条件为
A.CZT催化剂 B. CZ(Zr-1)T 催化剂 C.230°C D.290 °C
②在230°C以上，升高温度，CO2的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是
(4)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，发生反应I和反应II，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，气体体积减小10%，则在达到平衡时， CH3OH的选择性=
(5)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，装置如图：
①铜电极上产生HCOOH的电极反应式为
②若铜电极上只生成5.6gCO，则铜极区溶液质量变化了
以CO2为碳源选择性加氢合成甲醇一直是研究的热点，涉及的主要反应如下：
i. CO2(g) +3H2(g)
CH3OH(g) +H2Og) ΔH1＜0
ii. CO2(g) +H2(g)CO(g) +H2O(g) ΔH2
回答下列问题：
(1)在一定温度下，由最稳定单质生成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓，下表为298K时几种物质的标准摩尔生成焓。则△H2 =___________ kJ·mol-1。
(2)反应ii的反应速率v=v正－v逆=k正c(CO2)c(H2)－k逆cm (CO)cn (H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。该反应的平衡常数
，则m=___________ ，升高温度时k正－k逆___________ (填 “增大”、“减小”或“不变”)。
(3)在一定温度下，向1L密闭容器中通入1mol CO2 (g) 和a mol H2 (g) 发生上述反应，起始总压强为21.2MPa。实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度变化如图所示：
已知： CH3OH的选择性=
。
①图中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线为___________ (填“X”或“Y”)，温度高于280°C时，曲线Y随温度升高而升高的原因是___________ 。
②240°C时，反应20min容器内达平衡状态，反应ii的K=
，用CO2表示0 ~ 20min内平均反应速率v(CO2) =___________ ， 初始充入H2的物质的量a=___________ mol，反应i的平衡常数Kp=___________ (MPa)-2 (计算结果保留1位小数)。
i. CO2(g) +3H2(g)
CH3OH(g) +H2Og) ΔH1＜0ii. CO2(g) +H2(g)
CO(g) +H2O(g) ΔH2回答下列问题：
(1)在一定温度下，由最稳定单质生成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓，下表为298K时几种物质的标准摩尔生成焓。则△H2 =
| 物质 | H2(g) | O2(g) | CO(g) | CO2(g) | H2O(g) |
 (kJ ·mol-1) | 0 | 0 | - 110.5 | - 393.5 | -241.8 |
，则m=(3)在一定温度下，向1L密闭容器中通入1mol CO2 (g) 和a mol H2 (g) 发生上述反应，起始总压强为21.2MPa。实验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性随温度变化如图所示：
已知： CH3OH的选择性=
。①图中表示平衡时CH3OH的选择性的曲线为
②240°C时，反应20min容器内达平衡状态，反应ii的K=
，用CO2表示0 ~ 20min内平均反应速率v(CO2) = 我国力争2060年前实现碳中和。CH4与CO2催化重整是实现碳中和的热点研究课题。该催化重整反应体系主要涉及以下反应：
反应I：主反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g) ΔH1 Kp1
反应II：副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 Kp2
反应III：积碳反应2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH3 Kp3
反应IV：积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH4 Kp4
(1)已知H2(g)、CO(g)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0lkJ·mol-1，H2O(l)= H2O(g) ΔH5=+44kJ·mol-1，则反应II的ΔH2=____ kJ·mol-1。
(2)设Kp为分压平衡常数(用分压代替浓度，气体分压=总压×该组分的物质的量分数)，反应III、IV的lgKp随
(T表示温度)的变化如图所示。据图判断，反应I的ΔH1_____ 0(选填“大于”、“小于”或“等于”)，说明判断的理由____ 。____ 。
(4)在一定条件下的密闭容器中，按照
=1加入反应物，发生反应I(反应II、III、IV可忽略)。在不同条件下达到平衡，设体系中平衡状态下甲烷的物质的量分数为x(CH4)，在T=800℃下的x(CH4)随压强P的变化曲线、在P=100kPa下的x(CH4)随温度T的变化曲线如图所示。____ ，判断的理由是____ 。
②若x(CH4)=0.1.则CO2的平衡转化率为____ 。
反应I：主反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g) ΔH1 Kp1反应II：副反应CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2 Kp2反应III：积碳反应2CO(g)
CO2(g)+C(s) ΔH3 Kp3反应IV：积碳反应CH4(g)
C(s)+2H2(g) ΔH4 Kp4(1)已知H2(g)、CO(g)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0lkJ·mol-1，H2O(l)= H2O(g) ΔH5=+44kJ·mol-1，则反应II的ΔH2=
(2)设Kp为分压平衡常数(用分压代替浓度，气体分压=总压×该组分的物质的量分数)，反应III、IV的lgKp随
(T表示温度)的变化如图所示。据图判断，反应I的ΔH1
| A．在投料时适当增大的值，有利于减少积碳 |
| B．在一定条件下建立平衡后，移去部分积碳，反应III和反应IV平衡均向右移 |
| C．随着投料比的增大，达到平衡时CH4的转化率增大 |
| D．降低反应温度，反应I、II、IV的正反应速率减小，逆反应速率增大；反应III的正反应速率增大，逆反应速率减小 |
=1加入反应物，发生反应I(反应II、III、IV可忽略)。在不同条件下达到平衡，设体系中平衡状态下甲烷的物质的量分数为x(CH4)，在T=800℃下的x(CH4)随压强P的变化曲线、在P=100kPa下的x(CH4)随温度T的变化曲线如图所示。
②若x(CH4)=0.1.则CO2的平衡转化率为
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