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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷35
CO2催化加氢制甲醇(CH3OH)是实现碳达峰、碳中和的途径之一。回答下列问题:
(1)该反应分两步进行:
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)       △H1=+41kJ/mol;
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)        △H2=-90kJ/mol。
CO2催化加氢制甲醇反应的热化学方程式为_______
(2)一定条件下,向体积为1L的恒容密闭容器中通入2molCO2和6molH2发生反应生成甲醇,每次反应10分钟,测得CO2转化率随温度变化关系如图所示:

①CO2催化加氢制甲醇的平衡常数表达式K=_______
②已知A点为平衡状态。260℃时从反应开始到恰好平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=_______。该温度下的平衡常数K=_______
③260℃时,某时刻反应混合物中CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、1mol/L、1mol/L,此时反应进行的方向为________(填“正反应方向”“逆反应方向”或“平衡状态”),理由是_______(计算说明)。
(3)210℃~240℃时,CO2的转化率逐渐增大的原因是________
23-24高二上·河北保定·阶段练习
知识点:盖斯定律与热化学方程式化学反应速率计算化学平衡的移动及其影响因素化学平衡常数的有关计算 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___________
将CO、CO2转化为甲烷、甲醇、甲酸等有机物是实现“碳中和”重要途径。
Ⅰ.CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)   △H1= +41 KJ/mol
Ⅱ.CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)   △H2=-90 KJ/mol  
总反应Ⅲ:CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)   △H
(1)总反应Ⅲ的△H为___________kJ·mol-1
(2)在恒温,体积为1L恒容密闭容器中,充入1molCO2(g)和3molH2(g),进行反应Ⅲ(不考虑其它副反应)。10min时测得CO2(g)和CH3OH(g)的体积分数之比为1∶3,反应达到平衡。回答下列问题:
①反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___________
②该温度下反应Ⅲ的平衡常数K=___________(mol/L)-2
③下列能说明该反应已达平衡状态的是___________
A.气体的平均摩尔质量不变                           B.混合气体密度不再改变
C.体系中CH3OH与H2O的浓度比不变          D.容器内压强不再改变
(3)研究发现,CO2加氢还可制备甲酸(HCOOH),反应为CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)  △H<0.在一容积固定的密闭容器中进行反应,实验测得:v=k·c(CO2)·c(H2),v=k·c(HCOOH),k、k为速率常数。温度为T1℃时,该反应平衡常数K=2,温度为T2℃时,k=1.9k,则T2℃时平衡压强___________(填“>”“<”或“=”)T1℃时平衡压强,理由是___________
(4)以甲醇和CO为原料通过电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示。离子交换膜a为___________(填“阳膜”或“阴膜”),阳极的电极反应式为___________

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