解答题-原理综合题 适中0.65 引用2 组卷467
减少CO2排放并实现CO2的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下两种常见的CO2利用方法，回答下列问题：
(I)在钌配合物催化作用下采用“CO2催化加氢制甲酸”方法将CO2资源化利用。
反应为：CO2(g)+H2(g)
HCOOH(g) ΔH
(1)已知：298K时，部分物质的相对能量如表所示，ΔH =_______ kJ·mol-1，该反应在_____ (填“高温”、“低温”或者“任意温度” )易自发进行。
(II)以氧化铟(In2O3)作催化剂，采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将CO2资源化利用。反应历程如下：
i．催化剂活化：In2O3 (无活性)
In2O3-x (有活性)
ii．CO2与H2在活化的催化剂表面同时发生如下反应：
反应①：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反应②：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
(2)某温度下，在恒容密闭反应器发生以上反应，下列能说明反应①达到平衡状态的是___ (填标号)。
(3)增大CO2和H2混合气体的流速，可减少产物中H2O(g)的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因：__________ 。
(4)ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随
×103 (T代表温度)的变化如图所示
请在上述图中画出反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的 lnK 随×103变化的曲线_______ 。
(5)在恒温密闭容器中，维持压强和投料比不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器， CO2的转化率[α(CO2)%]和甲醇的选择性[x(CH3OH)%=
×100%]随着温度变化关系如图所示。
若233~251°C时催化剂的活性受温度影响不大，分析温度高于235°C时图中曲线下降的原因________ 。
(6)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，同时发生反应①和反应②，初始压强为p0，在300°C发生反应，反应达到平衡时，CO2的转化率为50%，容器体积减小20%，则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=________ (保留两位有效数字)。
(I)在钌配合物催化作用下采用“CO2催化加氢制甲酸”方法将CO2资源化利用。
反应为：CO2(g)+H2(g)
HCOOH(g) ΔH(1)已知：298K时，部分物质的相对能量如表所示，ΔH =
物质 | CO2(g) | H2(g) | H2O(g) | CO(g) | HCOOH(g) |
相对能量/kJ ·mol-1) | -393 | 0 | -242 | -110 | -423.9 |
(II)以氧化铟(In2O3)作催化剂，采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将CO2资源化利用。反应历程如下：
i．催化剂活化：In2O3 (无活性)
In2O3-x (有活性)ii．CO2与H2在活化的催化剂表面同时发生如下反应：
反应①：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1反应②：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2(2)某温度下，在恒容密闭反应器发生以上反应，下列能说明反应①达到平衡状态的是___ (填标号)。
| A．v正(H2)：v逆(CH3OH)=3：1 |
| B．混合气体的平均摩尔质量保持不变 |
| C．混合气体的密度保持不变 |
| D．CH3OH(g)的分压保持不变 |
(4)ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随
×103 (T代表温度)的变化如图所示请在上述图中画出反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的 lnK 随×103变化的曲线(5)在恒温密闭容器中，维持压强和投料比不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器， CO2的转化率[α(CO2)%]和甲醇的选择性[x(CH3OH)%=
×100%]随着温度变化关系如图所示。若233~251°C时催化剂的活性受温度影响不大，分析温度高于235°C时图中曲线下降的原因
(6)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，同时发生反应①和反应②，初始压强为p0，在300°C发生反应，反应达到平衡时，CO2的转化率为50%，容器体积减小20%，则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=
2023·浙江·一模
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减少
排放并实现的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的利用方法，回答下列问题：
I.利用
干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用，还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
i.
ii.
上述反应中的
为吸附活性炭，反应过程的能量变化如图所示。
(1)干重整的反应速率由_______ 决定(填“反应i”或“反应ii”)，干重整反应的热化方程式为_______ (用图中
、
、
表示反应热)。
II.以氧化铟(
)作催化剂，采用“催化加氢制甲醇”方法将资源化利用。反应历程如下：
i.催化剂活化：
；
ii.与
在活化的催化剂表面同时发生如下反应：
反应①：
主反应
反应②：
副反应
(2)某温度下，在恒容密闭反应器中，下列能说明反应①达到平衡状态的是_______(填标号)。
(3)增大和混合气体的流速，可减少产物中
的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因：_______ 。
(4)ii中反应①、②的
(K代表化学平衡常数)随
(T代表温度)的变化如图所示。
升高温度，反应
的化学平衡常数K_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)恒温恒压密闭容器中，加入
和
，只发生反应①和反应②，初始压强为
。在230℃以上，升高温度，的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是_______ 。在300℃发生反应，反应达到平衡时，的转化率为50%，容器体积减小20%，则反应②用平衡分压表示的平衡常数
_______ (保留两位有效数字)。
排放并实现的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的利用方法，回答下列问题：I.利用
干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用，还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现：i.
ii.
上述反应中的
为吸附活性炭，反应过程的能量变化如图所示。(1)
干重整的反应速率由干重整反应的热化方程式为、、表示反应热)。II.以氧化铟(
)作催化剂，采用“催化加氢制甲醇”方法将资源化利用。反应历程如下：i.催化剂活化：
；ii.
与在活化的催化剂表面同时发生如下反应：反应①：
主反应反应②：
副反应(2)某温度下，在恒容密闭反应器中，下列能说明反应①达到平衡状态的是_______(填标号)。
A． | B．混合气体的平均摩尔质量保持不变 |
| C．混合气体的密度保持不变 | D． 的分压保持不变 |
和混合气体的流速，可减少产物中的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因：(4)ii中反应①、②的
(K代表化学平衡常数)随(T代表温度)的变化如图所示。升高温度，反应
的化学平衡常数K(5)恒温恒压密闭容器中，加入
和，只发生反应①和反应②，初始压强为。在230℃以上，升高温度，的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是的转化率为50%，容器体积减小20%，则反应②用平衡分压表示的平衡常数 在“碳达峰、碳中和”的目标引领下，减少排放实现的有效转化成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的利用方法，回答下列问题。
I.以作催化剂，采用“催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。反应历程如下：
i.催化剂活化：(无活性)
(有活性)；
ii.与在活化的催化剂表面同时发生如下反应：
①主反应： 
，
②副反应： 
。
(1)某温度下，在恒容反应器中，能说明反应①达到平衡状态的是_______(填序号)。
(2)a.
选择性随气体流速增大而升高的原因可能是_______ 。(已知：选择性
)
b.某温度下，与的混合气体以不同流速通过恒容反应器。气体流速增大可减少产物中的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因：_______ 。
(3)反应①、②的
(K代表化学平衡常数)随
(温度的倒数)的变化如图所示。
升高温度，反应的化学平衡常数_______ (填“增大”或“减小”或“不变”)。
(4)恒温恒压密闭容器中，加入2mol和4mol，只发生反应①和反应②，初始压强为
。
a.在230℃以上，升高温度的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是_______ 。
b.在300℃发生反应，反应达平衡时，的转化率为50%，容器体积减小20%。则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=_______ (保留两位有效数字)。
II.利用干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用，还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
i.
ii.
上述反应中为吸附活性炭，反应历程的能量变化如图1所示：
(5)
干重整反应的速率由决定_______ (填“反应i”或“反应ⅱ”)，干重整反应的热化方程式为_______ 。(选取图1中
、
、
表示反应热)。
排放实现的有效转化成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的利用方法，回答下列问题。I.以
作催化剂，采用“催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。反应历程如下：i.催化剂活化：
(无活性)(有活性)；ii.
与在活化的催化剂表面同时发生如下反应：①主反应：
，②副反应：
。(1)某温度下，在恒容反应器中，能说明反应①达到平衡状态的是_______(填序号)。
| A．分别用和表示的速率之比为3：1 |
| B．混合气体的平均摩尔质量不变 |
| C．混合气体的密度不变 |
| D．和的分压之比不变 |
选择性随气体流速增大而升高的原因可能是选择性)b.某温度下，
与的混合气体以不同流速通过恒容反应器。气体流速增大可减少产物中的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因：(3)反应①、②的
(K代表化学平衡常数)随(温度的倒数)的变化如图所示。升高温度，反应
的化学平衡常数(4)恒温恒压密闭容器中，加入2mol
和4mol，只发生反应①和反应②，初始压强为。a.在230℃以上，升高温度
的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是b.在300℃发生反应，反应达平衡时，
的转化率为50%，容器体积减小20%。则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=II.利用干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用，还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
i.
ii.
上述反应中
为吸附活性炭，反应历程的能量变化如图1所示：(5)
干重整反应的速率由决定干重整反应的热化方程式为、、表示反应热)。 CO2作为未来的重要碳源，其选择性加氢合成CH3OH 一直是研究热点。在CO2加氢合成CH3OH的体系中，同时发生以下反应：
反应i：CO2(g) +3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H1＜0
反应ii：CO2(g) +H2(g)CO(g) +H2O(g) △H2
(1)反应i在_______ (填“高温”“低温”或“任意温度”)下可以自发进行。
(2)在特定温度下，由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓(
)。下表为几种物质在298K的标准生成焓，则反应ii的△H2=_______ kJ·mol-1.
(3)在CO2加氢合成CH3OH的体系中，下列说法错误的是_______(填标号)。
(4)某温度下，向容积为1L的密闭容器中通入1molCO2 (g)和5molH2(g)， 10min后体系达到平衡，此时H2的转化率为8%，CH3OH 的选择性为50%。已知：CH3OH的选择性x=
①用CO2表示0~10min内平均反应速率v(CO2)=_______ 。
②反应i的平衡常数K_______ (写出计算式即可)。
(5)维持压强和投料不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，二氧化碳的转化率α(CO2) 和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示：
已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应i和反应ii，分析235℃后曲线变化的原因。
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是_______ ；
②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是_______ 。
反应i：CO2(g) +3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)△H1＜0反应ii：CO2(g) +H2(g)
CO(g) +H2O(g) △H2(1)反应i在
(2)在特定温度下，由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓(
)。下表为几种物质在298K的标准生成焓，则反应ii的△H2=| 物质 | H2(g) | CO2(g) | CO(g) | H2O(g) |
 (kJ·mol-1) | 0 | -394 | -111 | -242 |
| A．增大H2浓度有利于提高CO2的转化率 |
| B．若气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡 |
| C．体系达平衡后，若压缩体积，则反应i平衡正向移动，反应ii平衡不移动。 |
| D．选用合适的催化剂可以提高平衡之前CH3OH在单位时间内的产量 |
①用CO2表示0~10min内平均反应速率v(CO2)=
②反应i的平衡常数K
(5)维持压强和投料不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，二氧化碳的转化率α(CO2) 和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示：
已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应i和反应ii，分析235℃后曲线变化的原因。
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是
②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是
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