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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷83
我国提出了2030年前碳达峰、2060年前碳中和的“双碳”目标。研发二氧化碳被转化为多种基础化学品,如一氧化碳、甲烷、甲醇等是实现“双碳”目标的有效方法。二氧化碳催化加氢部分热化学反应式如下:
Ⅰ.   
Ⅱ.   
Ⅲ.   
(1)二氧化碳与甲烷反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式为________;恒温恒容密闭容器中进行该反应,下列事实能说明反应达到平衡状态的是________(填选项字母)。
A.相同时间内形成C—H键和H—H键的数目相等
B.相同时间内消耗和形成CO的分子数目相等
C.体系内各物质的浓度保持不变
D.体系内气体的密度保持不变
(2)消除NO污染物,在一定条件下,用将NO还原为
还原NO的总反应为,其能量变化如图所示。每还原1mol NO,应___________(填“释放”或“吸收”)___________kJ能量。
   
②研究表明上述反应历程分两步:
Ⅰ.
Ⅱ.
该总反应的反应物的总键能___________(填>,<或=)生成物的总键能。
(3)电渗析法淡化海水(在直流电源作用下通过离子交换膜对海水进行处理)
①利用如图所示装置可以减缓海水中钢铁设施的腐蚀。若开关K置于M处,则电极X可选用的物质是___________(选填“石墨块”、“锌块”或“铜块”),钢铁设施表面发生的电极反应为_______;若开关K置于N处,则a极为电源的________(选填“正极”或“负极”)。
   
②用NaCl溶液模拟海水淡化,电解装置原理示意图如图所示,淡水从___________室(填Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ)流出。
   
22-23高一下·江苏镇江·阶段练习
知识点:盖斯定律及其有关计算化学平衡状态的判断方法电解原理的应用 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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我国提出了2030年前碳达峰、2060年前碳中和的“双碳”目标。研发二氧化碳被转化为多种基础化学品,如一氧化碳、甲烷、甲醇等是实现“双碳”目标的有效方法。二氧化碳催化加氢部分热化学反应式如下:
I.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) H=-165.0kJ·mol-1
II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H=+41.0kJ·mol-1
III.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H=+49.0kJ·mol-1
(1)二氧化碳与甲烷反应生成一氧化碳和氢气的热化学方程式为____;恒温恒容密闭容器中进行该反应,下列事实能说明反应达到平衡状态的是____(填选项字母)。
A.相同时间内形成C-H键和H-H键的数目相等
B.相同时间内消耗CO2和形成CO的分子数目相等
C.体系内各物质的浓度保持不变
D.体系内气体的密度保持不变
(2)在两个恒压(3.0MPa)密闭装置中放置不同Ni、Ga配比的Ni-Ga催化剂,再分别通入反应物混合气[混合比例=0.5],测得甲醇时空收率随温度的变化曲线如图1所示。(甲醇时空收率是表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)。

①甲醇时空收率前半段升高的原因是____;最佳配比的催化剂是____
②二氧化碳加氢制甲醇的速率方程可表示为v=k•pm(CO2)•pn(H2),其中k为速率常数,各物质分压的指数为反应级数。实验结果表明,速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时,反应温度由169℃升高到223℃,若CO2反应级数=2,H2反应级数不变,试计算速率常数之比=____
(3)在恒温密闭容器中,维持压强和投料不变,将CO2和H2按一定流速通过反应器,二氧化碳转化率和甲醇选择性x=×100%随温度变化关系如图2所示,则合成甲醇的适宜温度是____

(4)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理如图3。

①写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式:____
②电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是____
我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要,其中二氧化碳转化甲醇技术是当前研究热点之一。
Ⅰ.加氢合成的反应体系中主要包含以下反应:
反应①   
反应②   
(1)已知:   ,反应①的___________,反应①在___________(填“高温”“低温”或“任何温度”)下有利于正反应自发进行。
(2)在恒容、绝热密闭容器中只发生反应,下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.气体的平均摩尔质量不再随时间而变化
B.气体的密度不再随时间而变化
C.反应体系的温度保持不变
D.单位时间内断裂键数目与断裂键数目相等
(3)当原料组成为时,上述反应体系在一定条件下建立平衡后,含碳产物中的物质的量分数(Y)及的转化率与反应温度的关系曲线如下图所示。

①分析压强对加氢合成的影响,可知图中x___________5(填“大于”或“小于”),理由是___________
②Q点时,只发生反应①,此时___________MPa,反应①的平衡常数___________(以分压表示,分压总压物质的量分数)。
Ⅱ.电化学还原二氧化碳制甲醇:其中将双极膜应用于二氧化碳制备甲醇过程中的电解原理如图所示。已知:双板膜由阳高子交换膜和阴离子交换膜构成,在直流电场的作用下,双极膜间解离成,并向两极迁移。

(4)催化电极上的电极反应式为___________,双极膜内每消耗54 g水,理论上石墨电极上产生___________(标准状况)。
研究二氧化碳的回收对我国2060年实现碳中和具有现实意义:
(1)已知:①


写出反应生成的热化学方程式:。_______
(2)工业上用二氧化碳催化加氢可合成乙醇,其反应原理为:
温度/400500
平衡常数K95.3

①通过表格中的数值可以推断:该反应的_______0(填“>”、“<”、或“=”),其正反应在_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
的平衡转化率与压强、温度及氢碳比的关系分别如图a和图b所示。

图a中压强从大到小的顺序为_______,图b中氢碳比m从大到小的顺序为_______
(3)工业上也可以利用合成甲醇:恒温恒容密闭容器中充入发生反应,测得浓度随时间变化如图所示:

内,的平均反应速率为_______,该温度下的平衡常数为_______(单位可忽略)。若达平衡时,保持温度不变,向容器中再充入,则此时v正_______v逆(填“>”、“<”、或“=”)。
②下列说法能说明反应达到化学平衡状态的是_______
A.的消耗速率与的消耗速率之比为3∶1       
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的平均相对分子质量不变       
D.的浓度相等时
(4)丙烷脱氢是制备丙烯的一种常见方法,下图是某催化剂催化该过程的能量变化,*表示吸附在催化剂表面的物种。下列有关说法正确的是_______。
A.丙烷中的总键能大于丙烯及氢气的总键能之和
B.在该条件下,所得丙烯中不含其它有机物
C.该过程中发生了碳碳键的断裂与形成
D.相同条件下在该催化剂表面,脱氢更困难

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