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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷45
2022年中国航天在诸多领域实现重大突破。空间站一种处理的重要方法是对进行收集和再生处理，重新生成可供人体呼吸的氧气。部分技术路线可分为：

(1)CO2的富集：在水蒸气存在下固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应)，再解吸出CO2的简单方法是_______。
(2)Sabatier反应
已知：H2(g)、CH4(g)的燃烧热分别为285.8kJ•mol－1、890.3kJ•mol－1，H2O(l)=H2O(g) ΔH = +44kJ•mol－1。
①则反应Ⅰ：CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) 的ΔH =_____kJ•mol－1。
②科学家研究Sabatier反应，部分历程如图所示，吸附在催化剂表面上的物种用“·”标注，Ts表示过渡态。下列说法中错误的是_______。

A．第一步历程中发生了共价键的断裂和形成
B．该转化反应的速率取决于Ts1的能垒
C．·HOCO转化为·CO和·OH的反应ΔH<0
D．催化剂能降低反应的活化能，提高反应物的平衡转化率
③空间站的反应器内，通常采用反应器前段加热，后段冷却的方法以提高CO2的转化效率，原因是_______。
④在CO2催化加氢制甲烷过程中存在竞争性的反应Ⅱ：CO2(g)+ H2(g)CO(g)+ H2O(g)，一定温度下，向10L恒容密闭容器中充入1mol CO2和1mol H2，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，5min末达到平衡时测得CO2的转化率为50%，CH4与CO的分压之比为1∶4，H2O(g)的分压为p0.则0~5min内，平均反应速率v(H2)= ______mol•L－1•min－1；反应Ⅱ的平衡常数Kp=______(Kp是用分压表示的平衡常数，用各组分的分压代替浓度)。
22-23高二上·山西晋中·期末
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知识点：盖斯定律及其有关计算吸热反应和放热反应活化能及其对反应速率的影响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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2022年4月16日，中国空间站的3名航天员乘神舟十三号载人飞船平安返回地球。空间站处理CO2的一种重要方法是对CO2进行收集和再生处理，重新生成可供人体呼吸的氧
气。其技术路线可分为以下三步：
I.固态胺吸收与浓缩CO2
(1)在水蒸气存在下固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应) ，再解吸出CO2的简单方法是_______。
II.CO2的加氢甲烷化
H2还原CO2制CH4的部分反应如下：
i. CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) △H1= +41 kJ·mol-1
ii. CO(g) +3H2(g) CH4(g) +H2O(g) △H2= -246 kJ·mol-1
(2)反应CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g)的△H=_______kJ·mol-1。
(3)有利于提高甲烷平衡产率的反应条件是_______(写一种)。
(4)科学家研究在催化剂表面上CO2与H2的反应，前三步历程如图所示，吸附在催化剂表面上的物种用“·”标注，Ts表示过渡态。下列说法中一定正确的是_______(填字母)。
A．第一步历程中只发生了非极性共价键的断裂
B．该转化反应的速率取决于Ts1的能垒
C．·HOCO转化为·CO和·OH的反应△H<0
D．催化剂参与化学反应，能降低反应的活化能，提高反应物的平衡转化率
(5)控制起始时=4，p=1 atm，恒容条件下，若只发生反应i、ii ，平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图所示：

①图中代表CH4的曲线是_______(填“a”、 “b”或 “c”)；温度低于500℃时，CO的物质的量分数约为0，说明此条件下，反应_______ (填“ i”或“ii”)化学平衡常数大，反应完全。
②M点(T <500℃)时，平衡分压p(CO2) =_______atm，反应CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g)的平衡常数Kp=_______ atm -2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)。
III.CO2甲烷化生成的H2O电解再生氧气
(6)电解时阳极产生O2的电极反应式为_______。
2022年4月16日，中国空间站的3名航天员乘神舟十三号载人飞船平安返回地球。空间站处理CO2的一种重要方法是对CO2进行收集和再生处理，重新生成可供人体呼吸的氧气。其技术路线可分为以下三步：
I.固态胺吸收与浓缩CO2
在水蒸气存在下固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应)，再解吸出CO2的简单方法是加热。
II.CO2的加氢甲烷化
H2还原CO2制CH4的部分反应如下：
i.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)       △H1=+41kJ•mol-1
ii.CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)       △H2=-246kJ•mol-1
(1)反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的△H=________kJ•mol-1。
(2)有利于提高甲烷平衡产率的反应条件是________(写一种)。
(3)科学家研究在催化剂表面上CO2与H2的反应，前三步历程如图所示，吸附在催化剂表面上的物种用“•”标注，Ts表示过渡态。下列说法中一定正确的是________(填字母)。
A．第一步历程中只发生了非极性共价键的断裂
B．该转化反应的速率取决于Ts1的能垒
C．•HOCO转化为•CO和•OH的反应△H＜0
D．催化剂参与化学反应，能降低反应的活化能，提高反应物的平衡转化率

(4)控制起始时=4，p=1atm，恒容条件下，若只发生反应i、ii，平衡时各物质的量分数随温度的变化如图所示：

①图中代表CH4的曲线是_______(填“a”、“b”或“c”)；温度低于500℃时，CO的物质的量分数约为0，说明此条件下，反应_______(填“i”或“ii”)化学平衡常数大，反应完全。
②M点(T＜500℃)时，平衡分压p(CO2)=_______atm，反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的平衡常数Kp=_______atm-2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
III.CO2甲烷化生成的H2O电解再生氧气。
(5)电解时阳极产生O2的电极反应式为_______。
2022年4月16日，中国空间站的3名航天员乘神舟十三号载人飞船平安返回地球。空间站处理CO2的一种重要方法是对CO2进行收集和再生处理，重新生成可供人体呼吸的氧气。其技术路线可分为以下三步：
Ⅰ.固态胺吸收与浓缩CO2
在水蒸气存在下固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应)，再解吸出CO2的简单方法是加热。
Ⅱ.CO2的加氢甲烷化
H2还原CO2制CH4的部分反应如下：
i.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ•mol-1
ii.CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H2=-246kJ•mol-1
(1)反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的△H=________kJ•mol-1。
(2)向恒容绝热的密闭容器中充入amolCO与2amolH2(g)，进行反应ii，下列能判断反应已达化学平衡状态的是________
a.容器中混合气体密度不变            b.混合气体中c(CH4)与c(H2O)之比不变
c.v正(H2)=3v逆(H2O) d.容器内温度不变
Ⅲ.CO2和H2合成甲烷也是CO2资源化利用的重要方法。对于上述(1)的反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H，催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如图所示：

   

(3)高于320℃后，以Ni为催化剂，CO2转化率仍在上升，其原因是_______。
(4)对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是_______，使用的合适温度为_______。
(5)控制起始时=4，p=1atm，恒容条件下，若只发生反应i、ii，平衡时各物质的量分数随温度的变化如图所示：

   

①图中代表CH4的曲线是________(填“a”、“b”或“c”)；温度低于500℃时，CO的物质的量分数约为0，说明此条件下，反应________(填“i”或“ii”)化学平衡常数大，反应完全。
②M点(T＜500℃)时，平衡分压p(CO2)=________atm，反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的平衡常数Kp=________atm-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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