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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷598
我国在应对气候变化工作中取得显著成效,并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。因此将转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。异丁烯作为汽油添加剂的主要成分,可利用异丁烷与反应来制备。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)已知:异丁烷、异丁烯、的燃烧热热化学方程式的焓变分别为,则_______(用题目给的反应焓变来表示)。
(2)向恒容密闭容器中加入,利用反应Ⅰ制备异丁烯。已知;正反应速率表示为,逆反应速率表示为,其中为速率常数。
①图中能够代表的曲线为_______(填“”“”“”或“”)。

②温度为时,该反应化学平衡常数_______,平衡时转化率_______50%(填“>”“=”或“<”)。
(3)重整技术是实现“碳中和”的一种理想的利用技术,反应为:。在时,将按物质的量之比为充入密闭容器中,分别在无催化剂及催化下反应相同时间,测得的转化率与温度的关系如图所示:

①a点时有催化剂和无催化剂的转化率相等的原因是_______
②在催化条件下,将按物质的量之比为充入密闭容器,的平衡转化率为a,此时平衡常数_______(以分压表示,分压=总压×物质的量分数;用含a、n、p的代数式表示)。
(4)相比于反应Ⅱ直接脱氢,有人提出加入适量空气。采用异丁烷氧化脱氢的方法制备异丁烯,发生反应,相比于异丁烷直接脱氢制备丁烯更好。从产率角度分析该方法的优点是_______
(5)利用电化学可以将有效转化为,装置如图所示(忽略电解前后溶液的体积变化):

①已知:电解效率。装置工作时,阴极除有生成外,还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下,当阳极生成氧气体积为时,测得整个阴极区内的,电解效率为_______
②研究表明,溶液会影响转化为的效率。如图是(以计)在水溶液中各种存在形式的物质的量分数δ随变化的情况。

时,的转化效率较高,溶液中相应的电极反应式为_______;在此条件下装置工作一段时间后,阴极附近溶液的_______(填标号:a.明显增大b.几乎不发生变化c.明显减小)。
23-24高三上·全国·阶段练习
知识点:化学反应原理综合考查盖斯定律及其有关计算化学平衡常数的有关计算电解原理的应用 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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CO2转化为高附加值化学品是科学家研究的重要课题。异丁烯[CH2=C(CH3)2]作为汽油添加剂的主要成分,可利用异丁烷与CO2反应来制备。
反应I:CH3CH(CH3)CH3(g)+CO2(g) CH2=C(CH3)2(g)+H2O(g)+CO(g)   ΔH1=+165.2kJ·mol1
反应II:CH3CH(CH3)CH3(g) CH2=C(CH3)2(g)+H2(g)   ΔH2
回答下列问题:
(1)已知:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)   ΔH=-41.2kJ·mol1,则ΔH2=___________
(2)向1.0L恒容密闭容器中加入1molCH3CH(CH3)CH3(g)和1molCO2(g),利用反应I制备异丁烯。已知正反应速率可表示为v=kc[CH3CH(CH3)CH3]·c(CO2),逆反应速率可表示为v=kc[CH2=c(CH3)2]·c(H2O)·c(CO),其中k、k为速率常数。
①图中能够代表k的曲线为_____(填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。

②温度为T1时,该反应的化学平衡常数K=___________
(3)CH4-CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术,反应为:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。在pMPa时,将CO2和CH4按物质的量之比为1:1充入密闭容器中,分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间,测得CO2的转化率与温度的关系如图所示:

①a点CO2转化率相等的原因是________
②在pMPa、900°C、ZrO2催化条件下,将1molCO2、1molCH4、n molH2O充入密闭容器,CO2的平衡转化率为α,此时压强平衡常数Kp=_______(以分压表示,分压=总压×物质的量分数;写出含α、n、p的计算表达式)。
(4)利用电化学可以将CO2有效转化为HCOO,装置如图所示。

①在该装置中,左侧Pt电极上的电极反应式: _________
②装置工作时,阴极除有HCOO生成外,还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是________,标准状况下,当阳极生成O2的体积为224mL时,测得阴极区内的c(HCOO)=0.015mol/L,则电解效率_______。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知:电解效率=100%。
我国在应对气候变化工作中取得显著成效,并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。因此将CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。异丁烯[CH2=C(CH3)2]作为汽油添加剂的主要成分,可利用异丁烷与CO2反应来制备。
反应I:CH3CH(CH3)CH3(g)+CO2(g)CH2=C(CH3)2(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH1
反应II:CH3CH(CH3)CH3(g) CH2=C(CH3)2(g)+H2(g) ΔH2=+124 kJ∙mol1
回答下列问题:
(1)已知:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=−41.2 kJ∙mol1,则ΔH1=___________
(2)向1.0L恒容密闭容器中加入0.1molCH3CH(CH3)CH3(g)和0.1molCO2(g),利用反应I制备异丁烯。已知正反应速率可表示为v=kc[CH3CH(CH3)CH3]∙c(CO2),逆反应速率可表示为,v=kc[CH2=C(CH3)2]∙c(H2O)∙c(CO),其中k、k为速率常数。
①图1中能够代表k的曲线为___________   (填“L1”“L2”、或“L3”“L4”)。

②温度为T1时,该反应的化学平衡常数K=___________
(3)利用M催化CO2,加氢制CH3OH的反应历程如图2所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示,Ea表示活化能,单位为eV。

转化为的化学方程式为___________
(4)工业上在催化下利用CO2发生如下反应I生产甲醇,同时伴有反应II发生。
I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH (g)+ H2O(g) ΔH= −49.4 kJ∙mol1
II.CO2(g)+ H2(g)CO (g)+ H2O(g) ΔH=+41.2 kJ∙mol1
不同条件下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,CO2的平衡转化率如图3所示。压强p1、p2、p3由大到小的顺序是___________。压强为p1时,温度高于300℃之后,随着温度升高CO2平衡转化率增大的原因___________

(5)重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术,反应为:CO2(g)+CH4(g)2CO (g)+2H2(g)。某温度下,向一恒容密闭容器中充入CO2和CH4发生此反应,初始时CO2和CH4的分压分别为15kPa、20kPa,一段时间达到平衡后,测得体系压强增加了10kPa,则该反应的平衡常数Kp=___________(kPa)2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

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