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我国在应对气候变化工作中取得显著成效,并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳
中和”。因此将CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。异丁烯[CH2=C(CH32]作为汽油添加剂的主要成分,可利用异丁烷与CO2反应来制备。
反应Ⅰ:CH3CH(CH3)CH3(g)+CO2(g)⇌CH2=C(CH32(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH1=+165.2kJ•mol-1
反应Ⅱ:CH3CH(CH3)CH3(g)⇌CH2=C(CH32(g)+H2(g)ΔH2
回答下列问题:
(1)已知:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ•mol-1,则△H2=
+124kJ/mol
+124kJ/mol

(2)向1.0L恒容密闭容器中加入1molCH3CH(CH3)CH3(g)和1molCO2(g),利用反应I制备异丁烯。已知正反应速率可表示为v=kc[CH3CH(CH3)CH3]•c(CO2),逆反应速率可表示为,v=kc[CH2=C(CH32]•c(H2O)•c(CO),其中k、K为速率常数。
①图1中能够代表k的曲线为
L3
L3
(填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。
②温度为T1时,该反应的化学平衡常数K=
1
1
,平衡时,CH3CH(CH3)CH3的转化率
50%(填“>”、“=”、“<”)。
(3)CH4-CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术,反应为:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)。在pMPa时,将CO2和CH4按物质的量之比为1:1充入密闭容器中,分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间,测得CO2的转化率与温度的关系如图2所示:

①a点CO2转化率相等的原因是
温度较高,催化剂失活
温度较高,催化剂失活

②在pMPa、900°C、ZrO2催化条件下,将CO2、CH4、H2O按物质的量之比为1:1:n充入密闭容器,CO2的平衡转化率为α,此时平衡常数Kp=
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
(以分压表示,分压=总压×物质的量分数;写出含α、n、p的计算表达式)。
(4)利用电化学可以将CO2有效转化为HCOO-,装置如图3所示。
①在该装置中,左侧Pt电极上的电极反应式:
2H2O-4e-=O2↑+4H+
2H2O-4e-=O2↑+4H+

②装置工作时,阴极除有HCOO-生成外,还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是
H2
H2
,标准状况下,当阳极生成O2的体积为224mL时,测得阴极区内的c(HCOO-)=0.015mol/L,则电解效率
75%
75%
。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知:电解效率=
一段时间内生成目标产物转移电子数
一段时间内电解池转移电子总数
×100%。

【答案】+124kJ/mol;L3;1;>;温度较高,催化剂失活;
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
;2H2O-4e-=O2↑+4H+;H2;75%
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:32引用:2难度:0.5
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    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
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    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
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    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3
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