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解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷315
CO2资源化利用受到越来越多的关注,它能有效减少碳排放,有效应对全球的气候变化,并且能充分利用碳资源。二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放,涉及的反应如下:
I.  
II. kJmol-1 
III.  kJmol-1 
回答下列问题:
(1)CO2分子的空间结构为___________形。
(2)___________kJmol-1
(3)平衡常数___________(用表示)。
(4)为提高反应Ⅲ中的平衡产率,应选择的反应条件为___________(填标号)。
A.低温、高压B.高温、低压C.低温、低压D.高温、高压
(5)不同压强下,按照投料,发生反应I,实验测得的平衡转化率随温度的变化关系如下图所示。

①压强由大到小的顺序为___________,判断的依据是___________
②图中A点对应的甲醇的体积分数是___________%(计算结果保留1位小数)。
(6)在恒温恒压(压强为p)的某密闭容器中,充入1mol和3mol,仅发生反应I和II,经过一段时间后,反应I和II达到平衡,此时测得的平衡转化率为20%,甲醇的选择性为50%{甲醇选择性[]},则该温度下反应I的平衡常数___________(写出计算式即可,分压=总压×物质的量分数)。
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CO2资源化利用受到越来越多的关注,它能有效减少碳排放,有效应对全球的气候变化,并且能充分利用碳资源。
(1)CO2催化加氢合成CH4
其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g);ΔH=-890.3kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g);ΔH=+2.8kJ·mol-1
反应Ⅲ:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);ΔH=-566.0kJ·mol-1
则反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的ΔH=__kJ·mol-1
(2)CO2电化学制CH4

图1表示以KOH溶液作电解质溶液进行电解的示意图,CO2在Cu电极上可以转化为CH4,该电极反应的方程式为___,电解一段时间后,阳极区KOH溶液的质量分数减小,其原因是__
(3)CO2催化加氢合成二甲醚。
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g);ΔH=41.2kJ·mol-1
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g);ΔH=-122.5kJ·mol-1
①反应Ⅱ的平衡常数表达式K=__
②在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CO的选择性(CO的选择性=×100%)随温度的变化如图2。
T℃时,起始投入3molCO2、6molH2,达到平衡时反应Ⅰ理论上消耗H2的物质的量为__。合成二甲醚时较适宜的温度为260℃,其原因是__
(4)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。实验测得CO2的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。

图中A点对应的甲醇的体积分数是__%(保留一位小数);压强的大小关系为P1__P2(填“>”、“﹤”或“=”)。
探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=-90.4kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3
回答下列问题:
(1)ΔH3=___kJ·mol-1
(2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为xmol,CO为ymol,此时H2O(g)的浓度为___mol·L-1(用含x、y、V的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为___
(3)不同压强下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。

已知:CO2的平衡转化率=×100%
CH3OH的平衡产率=×100%
①其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___(填“甲”或“乙”)。
②压强p1、p2、p3由大到小的顺序为___
③图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是___
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为___(填标号)。
A.低温、高压B.高温、低压C.低温、低压D.高温、高压
(5)在T1温度时,将1.00molCO2和3.00molH2充入体积为1.00L的恒容密闭容器中,容器起始压强为p0,仅进行反应I。
①充分反应达到平衡后,若CO2转化率为x,则容器的压强与起始压强之比为___(用x表示)。
②若经过30h反应达到平衡,平衡后,混合气体物质的量为3.00mol,则该过程中H2的平均反应速率为___(保留三位有效数字)。
③平衡常数K可用反应体系中气体物质分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数.写出上述反应压力平衡常数Kp___(用p0表示,并化简)。

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