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解答题-原理综合题 较易0.85 引用4 组卷276
根据所学化学知识，回答下列问题。
I．太阳能可以给我们提供能源，现在以太阳能为热源，经铁氧化物循环分解液态水的过程如图所示。

已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)
②   
(1)请写出过程I的热化学方程式___________
II．为了实现碳达峰、碳中和，工业利用合成乙烯，反应原理为：   
(2)已知温度对的平衡转化率和催化效率的影响如图：

①由图可知：该反应为反应___________(填“放热”或“吸热”)。M、N两点对应的平衡常数：___________(填“>”“<”或“=”)。
②在总压为的恒压条件下，M点的投料比为n(H2)：n(CO2)=3：1，达到平衡时乙烯的体积分数为___________。用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数，则M点对应温度下的___________(只需列出有具体数字的计算式，不要求计算出结果)。
③结合图像分析，工业上将该反应温度定于250℃的原因：___________
(3)已知反应的正反应速率可表示为，逆反应速率可表示为，其中、为速率常数。如图中能够代表的曲线为___________(填“”“”“”或“”)。

(4)利用惰性电极电解同样可以制得乙烯，原理如图：

b极的电极反应式为___________
22-23高二·重庆渝中·期末
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知识点：盖斯定律及其有关计算化学平衡的移动及其影响因素化学平衡图像分析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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低碳烯烃是基础有机化工原料，工业上可利用合成气直接或间接制取。主要反应方程式如下：
间接制取低碳烯烃：
2CH3OH(l)C2H4(g) +2H2O(l) ΔH2 =﹣35kJ/mol
直接制取低碳烯烃：2CO(g) +4H2(g)C2H4(g) +2H2O(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)已知H2O(g)H2O(l) ΔH =﹣44kJ/mol，则ΔH3 = ___________kJ/mol。
(2)将N2、CO和H2以体积比为1∶1∶2充入恒容密闭容器中直接制取乙烯，CO的平衡转化率与温度的关系如图1所示。则：
   
①P1___________ P2(填“>”“<”或“=”，后同)，M点的逆反应速率___________N点的逆反应速率
②若反应在一恒容绝热的容器中进行，以下叙述能说明反应达到平衡状态的是_________
a．气体的密度保持不变            b．乙烯的体积分数保持不变
c．反应体系温度保持不变        d．断开1molH—H键的同时形成1molH—O键
③在500K，压强为P1的条件下，该反应的Kp=___________(列出计算式)。
(3)已知反应空速是指一定条件下，单位时间单位体积(或质量)催化剂处理的气体量。在常压、450℃，n(CO)∶n(H2)为1∶2的条件下，利用合成气直接制取乙烯。反应空速对CO转化率和乙烯选择性[选择性=]的影响如图2所示。随着反应空速的增加，乙烯的选择性先升高后降低的原因是_________________。
   
(4)利用合成气制取低碳烯烃时，需使合成气吸附在催化剂表面的活性位点上。研究发现催化剂晶体的颗粒越小，催化效果越好，其理由是___________。
我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。
(1)以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能，高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及到的反应如下：
I.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) K1
II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) K2
III.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) K3
IV.C(s)+O2(g)CO2(g) K4
该工艺制H2总反应可表示为C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)，该反应的平衡常数K=___(用K1等的代数式表示)。
(2)N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)的速率方程为v正=k正c(CO)•c(N2O)，v逆=k逆c(CO2)•c(N2)(k正、k逆为速率常数，与温度、催化剂、接触面积有关，与浓度无关)。净反应速率(△v)等于正、逆反应速率之差。平衡时，Δv(500K)___(填“>”、“<”或“=”) Δv(550K)。
(3)一定条件下，CO2与H2反应可合成CH2=CH2，2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)，该反应分两步进行：
i.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1
ii.2CO(g)+4H2(g)CH2=CH2(g)+2H2O(g) ΔH2
T℃，压强恒定为100kPa时，将n(CO2)：n(H2)=1：3的混合气体和催化剂投入反应器中，达平衡时，部分组分的物质的量分数如表所示。
组分H2COCH2=CH2
物质的量分数(%)
CO2的平衡转化率为___，反应i的平衡常数Kp=__(Kp是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(4)利用(Q)与(QH2)电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。

①(填“a”或“b”)___为电源负极。
②CO2从出口___(填“1”或“2”)排出，CO2在M极上发生的反应为___。
我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。利用CO2与H2合成有机燃料CH2=CH2是研究热点之一、该反应体系主要涉及以下反应：
①CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H1 副反应
②2CO(g)+4H2(g)⇌CH2=CH2(g)+2H2O(g) △H2 副反应
③2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H3     主反应
(1)根据盖斯定律，反应③的△H3=___________(用△H1和△H2的代数式表示)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有___________。
A．增大CO2与H2的浓度，反应①、②、③的正反应速率都增加
B．降低反应温度，反应①、②、③的正、逆反应速率都减小
C．加入催化剂，可提高CO2的平衡转化率
D．及时分离出CH2=CH2(g)，反应②、③的平衡均向右移动
(3)一定条件下，将1molCO2和3molH2加入1L容积不变的密闭容器中，只发生主反应(不考虑发生副反应)，温度对CO2的平衡转化率、实际转化率和催化剂催化效率的影响如图甲所示。

①结合图象分析该反应实际反应温度定于250℃的原因：___________。
②实验测得v正=k正c2(CO2)c6(H2)，v逆=k逆c(C2H4)·c4(H2O)，k正、k逆为速率常数，只与温度有关，250℃时=________(写出代数式即可)；当温度升高时，k正增大m倍，k逆增大n倍，则m_________n(填“>”、“＜”或“=”)。
③设KX为物质的量分数平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用物质的量分数代替浓度。250℃时，该反应达到平衡时的平衡常数KX=________(写出代数式即可)。
(4)科学家通过电化学方法，用惰性电极进行电解，可有效实现以CO2和水为原料在酸性条件下合成乙烯，其合成原理如图乙所示：

b电极上的电极反应式为________，该装置中使用的是_______(“阴”或“阳”)离子交换膜。

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