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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷72
二氧化碳捕集、利用和封存是减少化石能源发电和工业过程中排放的关键技术。减少碳排放的方法还有很多,转化成其他化合物可有效实现碳循环,如下反应:
a.
b.
c.
d.
回答下列问题:
(1)已知:原子利用率,上述反应中原子利用率最高的是_______(填标号)。
(2)著名的经验公式为(为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效能,兴趣小组对反应b进行了实验探究,并依据实验数据获得如图曲线。在m催化剂作用下,该反应的活化能_______,从图中信息获知催化效能较高的催化剂是_______(填“m”或“n”)。

(3)通过计算机分析,我们可从势能图(峰值数据是峰谷和峰值物质能量的差值)认识反应b制备甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径:

根据势能图,判断下列说法正确的是_______(填标号)。
A.提高分压一定可以提高在催化剂表面的吸附速率
B.甲酸盐路径的决速步反应是
C.中间体更稳定
D.使用高活性催化剂可降低反应焓变,加快反应速率

(4)反应d中,将等物质的量充入恒压的密闭容器中。已知逆反应速率,其中p为分压,该温度下。反应达平衡时测得的平衡转化率为_______,该温度下反应的压强平衡常数_______(用各组分的分压计算平衡常数)。
(5)向恒容密闭容器中以物质的量之比为充入,发生反应c和反应d,实验测得平衡体系中各组分的体积分数与温度的关系如图所示。其中表示的体积分数与温度关系的曲线为_______(填“”“”或“”);之后,平衡体积分数随温度的变化程度小于平衡体积分数随温度的变化程度,原因为_______
2024·吉林白山·一模
知识点:催化剂对化学反应速率的影响化学平衡的移动及其影响因素化学平衡图像分析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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减排策略主要有三种:减少排放、捕集封存、转化利用。其中转化利用生产高能燃料和高附加值化学品,有利于实现碳资源的有效循环。
(1)甲醇是燃料电池的常用燃料,也是有机合成的重要化工原料。已知时,甲醇、氢气燃烧热分别为甲醇蒸气、水蒸气液化分别放出的热量。则反应生成甲醇蒸气和水蒸气的热化学方程式为_________________________
(2)通过计算机分析,我们可从势能图(峰值数据是峰谷和峰值物质能量的差值)认识加氢制甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径,如图1所示。

①写出甲酸盐路径决速步的化学方程式_______________
②下列说法正确的有_______________
A.增大催化剂表面积可提高在催化剂表面的吸附速率
B.不考虑,两种路径中产生的含碳中间体种类均有5种
C.中间体更稳定
D.使用高活性催化剂可降低反应焓变,加快反应速率
(3)向恒压密闭装置中通入反应物混合气[混合比例],测定甲醇的平均生成速率随温度的变化曲线,如图2所示。

①甲醇的平均生成速率呈“抛物线”形状的原因_______________,最佳催化剂及最佳反应温度是______________
②二氧化碳加氢制甲醇的速率方程可表示为:,其中k为速率常数,各物质起始分压的指数为各物质的反应级数.实验结果表明,速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用催化剂时,反应温度由升高到,若反应级数反应级数不变,则速率常数之比______________
(4)在催化加氢制甲醇过程中也存在竞争性的反应:。在恒温密闭容器中,维持压强和投料不变,将按一定流速通过反应器,二氧化碳转化率和甲醇选择性随温度变化关系如图3所示。

①若时催化剂活性受温度影响不大,则后图中曲线下降的原因________________
②某温度时,向压强为的恒压装置中加入反应并达到平衡状态,平衡转化率为,甲醇选择性为,则甲醇的平衡分压为___________(结果保留2位有效数字) 。
我国对世界郑重承诺,2030 年前实现碳达峰,2060 年前实现碳中和,而研发二氧化碳的碳捕捉和碳利用技术则是关键。
I.我国力争于2030年前做到碳达峰,CO2和CH4催化重整制备合成气(主要成分为CO、H2)是CO2利用的研究热点之一。
(1)一定条件下,催化重整反应 CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH>0中CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示 (不考虑副反应),A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为_______

(2)恒温下,往2L密闭容器中加入2molCH4、2molCO2进行该催化重整反应,2min后测得CO2的转化率为40%,则2min内平均反应速率v(CH4)=_______mol· L-1·min1
(3)在恒温、体系总压恒定为P0kPa下,往密闭容器中加入2molCH4、2molCO2进行该催化重整反应,达到平衡状态时,CO2的转化率为50%。已知气体分压=气体总压 ×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp,则该温度下的平衡常数Kp=_______(kPa)2(用含P0的代数式表示)。
II.通过各国科技工作者的努力。已经开发出许多将CO2回收利用的技术。
(4)通过计算机分析,我们可从势能图(峰值数据是峰谷和峰值物质能量的差值认识CO2加氢制甲醇在不同催化条件下存在的两种反应路径,如图1所示

①写出甲酸盐路径决速步的化学方程式_______
②下列说法正确的有_______
A.增大催化剂表面积可提高CO2在催化剂表面的吸附速率
B.不考虑H3COH* ,两种路径中产生的含碳中间体种类均有5种
C.中间体HCOO*比COOH*更稳定
D.使用高活性催化剂可降低反应焓变,加快反应速率
③该反应正逆反应的活化能大小为: Ea(正)_______ Ea(逆)(填“> ”或“< ”)
(5)在K2CrO7溶液中存在平衡_______,在CuCl2溶液中存在平衡_______

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