解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷91
“双碳(即碳达峰与碳中和)”要求加快降低碳排放步伐,引导绿色技术创新,提高产业和经济的全球竞争力。电催化制备高附加值的化学品既能满足“双碳”要求,又能实现的资源化利用。回答下列问题:
(1)杭州亚运会采用零碳甲醇点燃亚运主火炬,零碳甲醇是指采用为原料制备的甲醇。利用质子交换膜进行废水处理,产生的进行电催化合成甲醇的工作原理如图1、图2所示,这实现了废水处理的无废碳过程。
①图1中,的移动方向是___________ (填“向左移动”或“向右移动”)。
②图2中,生成甲醇的电极为___________ (填“阳极”或“阴极”),其电极反应式为___________ 。
③若图2中的“直流电源”用图1装置代替,则电极A连接___________ (填“C”或“D”)极。
(2)科技工作者设计了如图所示的电化学装置,该装置在室温下即能以和甲醇为原料合成碳酸二甲酯()。
①直流电源的正极为___________ (填“p”或“q”)。
②电解总过程的化学方程式为___________ 。
③该电化学反应机理中,充当氧化剂的物质有___________ (填一种,填化学式或结构简式)。
(3)通过阴离子交换膜及合适的催化剂,先使电催化转化为乙烯,乙烯再与氯碱电化学体系结合制备高附加值的环氧乙烷的工作原理如图所示:
①环氧乙烷是氯碱电化学体系的___________ (填“阴”或“阳”)极产物。
②电极H上生成67.2L(标准状况)时,理论上氯碱电化学体系可得到___________ g环氧乙烷。
(1)杭州亚运会采用零碳甲醇点燃亚运主火炬,零碳甲醇是指采用为原料制备的甲醇。利用质子交换膜进行废水处理,产生的进行电催化合成甲醇的工作原理如图1、图2所示,这实现了废水处理的无废碳过程。
①图1中,的移动方向是
②图2中,生成甲醇的电极为
③若图2中的“直流电源”用图1装置代替,则电极A连接
(2)科技工作者设计了如图所示的电化学装置,该装置在室温下即能以和甲醇为原料合成碳酸二甲酯()。
①直流电源的正极为
②电解总过程的化学方程式为
③该电化学反应机理中,充当氧化剂的物质有
(3)通过阴离子交换膜及合适的催化剂,先使电催化转化为乙烯,乙烯再与氯碱电化学体系结合制备高附加值的环氧乙烷的工作原理如图所示:
①环氧乙烷是氯碱电化学体系的
②电极H上生成67.2L(标准状况)时,理论上氯碱电化学体系可得到
23-24高二上·河南驻马店·期中
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2023年杭州亚运会主火炬塔首次使用废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料,实现了循环内的零排放。“零碳甲醇”作为公认的新型清洁可再生能源,不易爆炸、储运安全便捷。
甲醇的制备方法有二氧化碳加氢法、电催化法、甲烷催化氧化法等。回答下列问题:
Ⅰ.二氧化碳加氢制甲醇:
① kJ/mol
② kJ/mol
③
已知:甲醇的选择性
(1)___________ ,该反应自发进行的条件是___________ 。
(2)一定温度下,在恒容密闭反应器中,反应③达到平衡,下列措施中能使平衡体系中增大且加快化学反应速率的是___________ (填字母)。
(3)恒温恒容条件下,原料气、以物质的量浓度之比为1∶3投料时,控制合适条件(不考虑反应③),甲醇的选择性为60%。已知初始压强为4MPa,,达到平衡时,mol/L,则该过程中的平衡转化率为___________ %,该条件下反应②的___________ (保留三位有效数字)。
Ⅱ.电催化法
一种基于铜基金属簇催化剂电催化还原制备甲醇的装置如左下图所示。控制其他条件相同,将一定量的通入该电催化装置中,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如右下图所示。(4)电极生成的电极反应式为___________ 。
(5)控制电压为0.8V,电解时转移电子的物质的量为___________ mol。
Ⅲ.甲烷催化氧化法
主反应:
副反应:
科学家将、和(是活性催化剂)按一定体积比在催化剂表面合成甲醇,部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS代表过渡态)。(6)该历程中正反应的最大活化能为___________ kJ·mol,写出该步骤反应的化学方程式:___________ 。
甲醇的制备方法有二氧化碳加氢法、电催化法、甲烷催化氧化法等。回答下列问题:
Ⅰ.二氧化碳加氢制甲醇:
① kJ/mol
② kJ/mol
③
已知:甲醇的选择性
(1)
(2)一定温度下,在恒容密闭反应器中,反应③达到平衡,下列措施中能使平衡体系中增大且加快化学反应速率的是___________ (填字母)。
A.升高温度 | B.充入,使体系压强增大 |
C.再充入1 mol | D.将从体系中分离出去 |
(3)恒温恒容条件下,原料气、以物质的量浓度之比为1∶3投料时,控制合适条件(不考虑反应③),甲醇的选择性为60%。已知初始压强为4MPa,,达到平衡时,mol/L,则该过程中的平衡转化率为
Ⅱ.电催化法
一种基于铜基金属簇催化剂电催化还原制备甲醇的装置如左下图所示。控制其他条件相同,将一定量的通入该电催化装置中,阴极所得产物及其物质的量与电压的关系如右下图所示。(4)电极生成的电极反应式为
(5)控制电压为0.8V,电解时转移电子的物质的量为
Ⅲ.甲烷催化氧化法
主反应:
副反应:
科学家将、和(是活性催化剂)按一定体积比在催化剂表面合成甲醇,部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS代表过渡态)。(6)该历程中正反应的最大活化能为
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