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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷162
应用(CO2催化加氢规模化生产甲醇是综合利用(CO2,实现“碳达峰”的有效措施之一、我国科学家研究发现二氧化碳电催化还原制甲醇的反应   ,需通过以下两步实现:
I.      
II.   
(1)反应过程中各物质的相对能量变化情况如图所示:

=___________,反应是快反应___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)
(2)若   ,下列温度下反应能自发进行的是___________(填序号)。
A.0℃B.70℃C.150℃D.280°C

(3)已知反应,在540K下,按初始投料,得到不同压强条件下H2的平衡转化率关系图:

①a、b、c各曲线所表示的投料比由小到大的顺序为___________(用字母表示)。
②N点在b曲线上,540K时的压强平衡常数Kp=___________(MPa)-2(用平衡分压计算)。
(4)恒压下,分别向无分子筛膜和有分子筛膜(能选择性分离出)H?O)的两个同体积容器中通入1mol CO2和3mol H2,温度相同时,有分子筛膜的容器中甲醇的产率大于无分子筛膜的原因为___________
(5)通过设计燃料电池,可以将甲醇中蕴藏的能量释放出来,酸性电解质溶液中,甲醇在电极上反应,产生碳氧化物COx。请写出燃料电池负极反应方程式___________
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知识点:浓度对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算复合判据原电池电极反应式书写 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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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,其中的关键技术是运用催化转化法实现二氧化碳的碳捕集和碳利用。请回答下列问题:
一定温度下,CO2和H2在催化剂作用下可发生a、b两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。
a:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)       △H1=-49.5kJ•mol-1
b:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)       △H2=+41.2kJ•mol-1
(1)相同温度下,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H3=________kJ•mol-1
(2)若CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)        △S=-175J•mol-1•K-1,下列温度下反应能自发进行的是_______(填序号)。
A.5℃B.10℃C.50℃D.500℃

(3)投料比=3,在恒温恒容条件下发生反应,下列说法能作为反应a达到平衡状态的判据是_______(填选项字母)。
A.气体密度不再变化
B.CO2的体积分数不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化
D.不再变化
E.CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1:3:1:1
(4)按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,在恒容密闭容器中进行反应,CO2的平衡转化率随温度和压强变化如图所示。

①压强P1、P2、P3由大到小的顺序是_______
②同时增大CO2的平衡转化率和CH3OH的产率可采取的措施是_______
③一种应用双极膜(由阳离子和阴离子交换膜构成)通过电化学还原CO2制备甲醇的电解原理如图所示。催化电极的电极反应式为_______,双极膜内每消耗18g水,理论上石墨电极产生标准状况下_______LO2

(5)二氧化碳催化加氢制甲醇的反应中[CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)       △H<0]在起始物=3时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH),在T=250℃时,x(CH3OH)随压强(p)的变化及在p=5×103Pa时x(CH3OH)随温度(T)的变化,如图所示。

①图中对应等压过程的曲线是_______(填“a”或“b”)。
②恒温时(T=250℃),当x(CH3OH)=0.10时,CO2的平衡转化率α=_______(保留小数点后一位),此条件下该反应的Kp=_______Pa-2。(保留小数点后两位)(对于气相反应,可以用分压表示,分压=总压×物质的量分数)。

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