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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷90
CO2大量排放会加剧温室效应。自然界的光合作用将二氧化碳转化为有机物,同时人们也在研究将CO2转化为高附加值的燃料,进而缓解能源和环境的双重危机。
Ⅰ.已知25℃,101kPa时:
①CO2(g)与H2O(l)经过光合作用生成1mol葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g),吸收2804kJ能量。
②H2(g)的燃烧热为285.5kJ/mol
③H2O(l)=H2O(g) ∆H=+44kJ/mol。
(1)葡萄糖[C6H12O6(s)]的燃烧热的热化学方程式为___________
(2)2H2(g)+O2(g)═2H2O(g) ∆H=___________
Ⅱ.用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H<0
(3)某温度下,在恒容密闭容器中发生可逆反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。下列情况能说明该反应一定达到化学平衡的是___________(填字母)。
a.H2的含量保持不变            b.υ(CO2)∶υ(H2)=1∶3
c.体系的压强不再发生变化    d.混合气体的密度不变
(4)提高甲醇的平衡产率采取的措施为___________(填字母)
a.升高温度   b.降低温度    c.增大压强    d.降低压强
(5)某温度下,恒容密闭容器中,CO2和H2的起始浓度分别为1mol/L和2mol/L,反应平衡时,CO2的转化率为50%,该温度下反应的平衡常数为___________
Ⅲ.我国科学家研究出一种电化学的方法,可以实现将CO2转化为C2H4,装置如图所示。
   
(6)b为电源的___________(填“正极”或“负极”),阴极的电极反应式为___________,生成的C2H4和O2的质量之比为___________(最简整数比)。
22-23高二下·安徽马鞍山·期末
知识点:盖斯定律与热化学方程式化学平衡的移动及其影响因素化学平衡状态的判断方法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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研究二氧化碳合成甲醇对实现“碳中和”具有重要意义,二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ∆H平衡常数K,该反应一般认为通过如下步骤来实现,反应进程与体系能量变化关系如图所示:

①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H1=akJ/mol   平衡常数K1
②2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ∆H2=-bkJ/mol 平衡常数K2
回答下列问题:
(1)∆H=___________(用含a、b的代数式表示)
(2)二氧化碳加氢制甲醇的总反应的化学平衡常数表达式为:K=___________
(3)对于合成甲醇的总反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。达到平衡后,要加快其反应速率并提高H2的转化率,可采取的措施有___________(填字母)。
A.缩小反应容器的容积       
B.使用合适的催化剂       
C.从平衡体系中及时分离出CH3OH
D.升高温度       
E.再充入一定量的CO2气体
(4)一定温度下,将CO2和H2以物质的量之比为1:1充入盛有催化剂的恒容密闭容器中,发生合成甲醇的总反应:某时刻t1,当下列量不再变化时,一定能说明该反应处于平衡状态的是___________(填字母)
A.平衡常数K不再变化            
B.CH3OH的体积分数不再变化
C.CO2和H2物质的量之比
D.反应的焓变∆H不再变化
E.混合气体的密度                    
F.密闭容器中的压强
(5)已知:500℃时,K1=2.5,K2=1.0。对于合成甲醇总反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)某一时刻测得容器内各物质的物质的量浓度分别为:CO2为2mol/L,H2为1.5mol/L,CH3OH为1mol/L,H2O为3mol/L,则此时反应向___________(填“正反应方向”或“逆反应方向”)进行。
(6)甲醇燃料电池工作原理如图所示:

通入a气体的电极为原电池的___________(填“正”或“负”)极,其电极反应式为___________
(1)地球上的能源主要源于太阳,绿色植物的光合作用可以大量吸收CO2以减缓温室效应,主要过程可以描述分为下列三步(用“C5”表示C5H10O4,用“C3”表示C3H6O3):
Ⅰ、H2O(l)═2H+(aq)+ O2(g)+2eH=+284kJ/mol
Ⅱ、CO2(g)+C5(s)+2H+(aq)═2C3+(s)H=+396kJ/mol
Ⅲ、12C3+(s)+12e═C6H12O6(葡萄糖、s)+6C5(s)+3O2(g)H=﹣1200kJ/mol
写出绿色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式_________
(2)降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇.为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=﹣49.0kJ/mol.
测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图1所示

①一定温度下,不能说明该反应达到平衡状态的是:_________(填序号)
a.体系的压强不再改变        
b.体系的密度不再改变       
c.各气体的浓度不再改变
d.各气体的质量分数不再改变     
e.反应速率v(CO2)正∶v(H2)逆=1∶3
②从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=________mol/(L•min);
③氢气的转化率=____________
④该反应的平衡常数为K=_________保留三位有效数字);
⑤下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/ n(CO2)增大的是________
A.升高温度                                          B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出去            D.再充入1mol CO2和3mol H2
⑥当反应达到平衡时,H2的物质的量浓度为c1,然后向容器中再加入一定量H2,待反应再一次达到平衡后,H2的物质的量浓度为c2.则c1____c2的关系(填>、<、=).
(3)减少温室气体排放的关键是节能减排,大力开发利用燃料电池就可以实现这一目标.如图2所示甲烷燃料电池(在上面).请回答:
①通入甲烷一极的电极反应式为___________
②随着电池不断放电,电解质溶液的pH______(填“增大”、“减小”或“不变”).
③通常情况下,甲烷燃料电池的能量利用率____(填“大于”、“小于”或“等于”)甲烷燃烧的能量利用率.
④用该燃料电池以石墨电极电解2.0L 0.25 mol·L-1   CuSO4溶液,5min后在一个电极上有6.4gCu析出。则阳极的电极反应式为____________________; 此时得到的O2在标准状况下的体积为______L;向电解后的溶液中加入下列哪种物质可使电解质溶液恢复原来的浓度:____________
A. CuSO4 B.H2O   C.CuO   D.CuCO3
当今世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点,中国承诺2030年前,二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后逐步降低。2060年前实现“碳中和”,体现了中国对解决气候问题的大国担当。因此,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点,其中研发二氧化碳的利用技术,将二氧化碳转化为能源是缓解环境和解决能源问题的方案之一、
Ⅰ.二氧化碳在一定条件下转化为甲烷,其反应过程如下图所示。

已知:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔHl=-205kJ∙mol-1
反应Ⅱ:CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g) ΔH2=-246kJ∙mol-1
(1)则反应Ⅰ的热化学方程式为___________
(2)一定条件下,向2L恒容密闭容器中加入1molCO2和5molH2,只发生上述反应Ⅰ和反应Ⅱ;10min后容器内总压强(P)不再变化,容器中CH4为0.6mol,CO2为0.2mol,H2O为1.4mol,10min内H2的平均反应速率___________,CH4的体积分数=___________
Ⅱ.在催化剂作用下CO2加氢还可制得甲醇。
(3)能说明反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=+50kJ∙mol-1已达平衡状态的是___________(填字母)。
A.单位时间内生成1molCH3OH(g)的同时消耗了3molH2(g)
B.在恒温恒容的容器中,混合气体的密度保持不变
C.在绝热恒容的容器中,反应的平衡常数不再变化
D.在恒温恒压的容器中,气体的平均摩尔质量不再变化

Ⅲ.催化重整制备CH3OCH3的过程中存在反应:
①2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0;
②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH>0。
(4)向密闭容器中以物质的量之比为1∶3充入CO2与H2,实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。P1、P2、P3由大到小的顺序为___________;T2℃时主要发生反应________(填“①”或“②”)。

(5)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,有效减少碳的排放,其工作原理如图所示。系统工作时,a极为________极,b极区的电极反应式为___________

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