解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷132
我国力争于2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。
催化加氢合成二甲醚是一种实现“碳中和”理想的
转化方法。该过程中涉及的反应如下:
主反应:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/22e1324e1e9318481b6e7264c8595804.svg)
副反应:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/518ace0c99a37e0b9fe83dff755e80e1.svg)
回答下列问题:
(1)主反应通过以下步骤来实现:
I.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/54535ffbad5df64e51982af0b4a7723c.svg)
II.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a90969c695e98d2e32943a8daa02520c.svg)
则主反应的![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/96d529dd8302544058eb2930a98a7d71.svg)
_______
。
(2)在恒压、
和
的起始量一定时,
平衡转化率和平衡时
的选择性随温度的变化如下图所示,
的选择性
。
平衡转化率随温度升高而增大的原因是_______
②420℃时,在催化剂作用下
与
反应一段时间后,测得
的选择性约为50%。不改变反应时间,一定能提高
选择性的措施有_______ (填标号)。
A.升高温度 B.增大压强 C.增大
D.更换适宜的催化剂
(3)在温度为543K。原料组成为
、初始总压为4MPa恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时
的转化率为30%,二甲醚的选择性为50%,则氢气的转化率![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a806feee96246a5340c8a458f8a40b54.svg)
_______ ;主反应的压强平衡常数![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4e9a430bc430e866648a9ba303156a1d.svg)
_______ (列出计算式)。
(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高、能量密度大等优点。若电解质溶液呈碱性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为_______ 。
(5)1,2-丙二醇(
)单分子解离反应相对能量如图所示,路径包括碳碳键断裂解离和脱水过程。从能量的角度分析,TS1、TS2、TS3、TS4四种路径中_______ 路径的速率最慢。
主反应:
副反应:
回答下列问题:
(1)主反应通过以下步骤来实现:
I.
II.
则主反应的
(2)在恒压、
②420℃时,在催化剂作用下
A.升高温度 B.增大压强 C.增大
(3)在温度为543K。原料组成为
(4)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高、能量密度大等优点。若电解质溶液呈碱性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为
(5)1,2-丙二醇(
23-24高三上·湖北武汉·开学考试
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中国提出要实现“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,争取在2060年前实现碳中和”的目标,二氧化碳的资源化利用对实现碳中和目标具有促进作用。
甲醇是一种可再生能源,由
制备甲醇可能涉及的反应如下:
反应I:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e2ff3a06c8ec4f513cd8182eaea433c7.svg)
反应II:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b69d450c98e9a41cc86a00c0ccc8b7d3.svg)
反应III:
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/51a1b1b11306c213a5bba649ac8fb334.svg)
已知部分化学键键能如表:
回答下列问题:
(1)反应I自发趋势是___________。
(2)在一密闭容器中充入
和
,分别在
、
、
压强下进行反应,测得
的平衡转化率随温度的变化如图所示,
温度后,反应主要以___________ (填反应I、反应II或反应III)为主。为了提高
生成
的平衡转化率,同时减少反应III的发生,可采取的措施是___________ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/31/1f9f5eaf-2fbb-43cc-9844-54e681c3b20c.png?resizew=190)
(3)在一定条件下,向体积为
的恒容密闭容器中通入
和
,假设仅发生反应I,测得
和
的物质的量浓度随时间的变化如图所示。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/1/0d853bf5-27c8-4c06-bef1-8851a096c43b.png?resizew=175)
①
内,氢气的平均反应速率为___________ 。
②下列叙述中一定能说明该反应达到平衡状态的是___________ 。
A.化学反应速率关系:![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f411bb2b88ebfe6195e9eb77aeeedb34.svg)
B.容器内混合气体的密度不再改变
C.单位时间内,每断裂2个C=O键,同时断裂3个O—H键
D.容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变
(4)加热锅炉时,水中的
可以先转化为
,然后转化为
。已知:
在80℃时的平衡常数为K,水的离子积为
,碳酸的第一级和第二级电离常数分别为
和
,则该温度下![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f1f2237a156603f1508fa19883510c2c.svg)
___________ (用相关常数表示)。
(5)二甲醚
直接燃料电池具有启动快、效率高、能量密度大等优点。若电解质溶液呈碱性、二甲醚直接燃料电池的负极反应为___________ 。
甲醇是一种可再生能源,由
反应I:
反应II:
反应III:
已知部分化学键键能如表:
化学键 | H—H | O—H | C—H | C—O | C=O |
键能 | 436 | 463 | 414 | 326 | 803 |
(1)反应I自发趋势是___________。
A.高温自发 | B.低温自发 |
C.任意温度下自发 | D.任意温度下非自发 |
(2)在一密闭容器中充入
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/31/1f9f5eaf-2fbb-43cc-9844-54e681c3b20c.png?resizew=190)
(3)在一定条件下,向体积为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/11/1/0d853bf5-27c8-4c06-bef1-8851a096c43b.png?resizew=175)
①
②下列叙述中一定能说明该反应达到平衡状态的是
A.化学反应速率关系:
B.容器内混合气体的密度不再改变
C.单位时间内,每断裂2个C=O键,同时断裂3个O—H键
D.容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变
(4)加热锅炉时,水中的
(5)二甲醚
我国提出力争2060年前实现碳中和,以CO2为原料催化加氢制备甲醇具有较好的发展前景。已知:
I.CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ•mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H2=+40.9kJ•mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H3
回答下列问题:
(1)反成I在______ (填“高温”“低温”或“任何温度”)条件下能够自发进行,反应Ⅲ的△H3=______ kJ•mol-1。
(2)将CO2和H2按n(CO2)∶n(H2)=1∶3通入密闭容器中发生反应I和反应Ⅱ,测得不同温度下CO2的平衡转化率以及CH3OH、CO选择性的变化如图所示(选择性为目标产物的物质的量在转化的CO2的总物质的量中的比率)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/21/fdc42b79-68f8-4bba-9065-6d408b7e3cbc.png?resizew=282)
①根据图像指出CH3OH的选择性曲线为_______ (填“a”或“b”)。
②不同压强下,CO2的平衡转化率如图所示,则p1、p2、p3由大到小的顺序_______ 。
③T>350℃时,p1、p2、p3三条曲线接近重合的原因是______ 。
④T℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OH的选择性为50%;保持投料比、反应时间和温度不变,一定能提高CH3OH选择性的措施有_______ (写出一种即可)。
(3)已知:对于反应,dD(g)+eE(g)
gG(g)+hH(g),pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压,Kθ=
,其中pθ=100kPa,分压=总压×该组分物质的量分数。
①则图为反应______ (填“Ⅱ”或“Ⅲ”)的lgKn随
(n>m)的变化关系。
②在图中n点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(H2)=1∶3、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时CO的分压为10kPa,CH3OH的分压为6.25kPa,H2的平衡转化率为______ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/21/fdcf206d-68aa-481a-98eb-720e62e9f97f.png?resizew=277)
(4)CO2催化加氢制甲醇在不同催化剂下的反应机理如图所示,(*表示催化剂表面的吸附位,如CO*表示吸附于催化剂表面的CO)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/22/83e9a929-3ab3-479d-87db-59fc1040a635.png?resizew=502)
下列说法正确的是______ 。
I.CO2(g)+3H2(g)
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)
回答下列问题:
(1)反成I在
(2)将CO2和H2按n(CO2)∶n(H2)=1∶3通入密闭容器中发生反应I和反应Ⅱ,测得不同温度下CO2的平衡转化率以及CH3OH、CO选择性的变化如图所示(选择性为目标产物的物质的量在转化的CO2的总物质的量中的比率)。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/21/fdc42b79-68f8-4bba-9065-6d408b7e3cbc.png?resizew=282)
①根据图像指出CH3OH的选择性曲线为
②不同压强下,CO2的平衡转化率如图所示,则p1、p2、p3由大到小的顺序
③T>350℃时,p1、p2、p3三条曲线接近重合的原因是
④T℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OH的选择性为50%;保持投料比、反应时间和温度不变,一定能提高CH3OH选择性的措施有
(3)已知:对于反应,dD(g)+eE(g)
①则图为反应
②在图中n点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(H2)=1∶3、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应,体系达到平衡时CO的分压为10kPa,CH3OH的分压为6.25kPa,H2的平衡转化率为
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/21/fdcf206d-68aa-481a-98eb-720e62e9f97f.png?resizew=277)
(4)CO2催化加氢制甲醇在不同催化剂下的反应机理如图所示,(*表示催化剂表面的吸附位,如CO*表示吸附于催化剂表面的CO)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/22/83e9a929-3ab3-479d-87db-59fc1040a635.png?resizew=502)
下列说法正确的是
A.Cu-ZnO@SiO2催化剂中Cu+抑制了CO*的解吸附,从而抑制CO的生成 |
B.Cu-ZnO@SiO2催化剂主要通过HCOO*路径加氢生成甲醇 |
C.增大流速,原料气与催化剂碰撞机会多,甲醇产率一定增加 |
D.随着温度升高,有利于CO2,在催化剂表而反应,平衡转化率增大 |
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