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我国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的人工合成,关键的一步是利用化学催化剂将高浓度CO2还原成CH3OH。CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中,发生的主要反应如下。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH+H2O(g)ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)ΔH3
回答下列问题:
(1)已知上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数K与温度T的关系为:lnK1=x+
A
T
,lnK2=y+
B
T
,lnK3=z+
C
T
(x、y、z、A、B、C均为常数,A、C均大于零,B小于零)。则反应Ⅰ的活化能Ea(正)
Ea(逆),
Δ
H
1
Δ
H
3
的数值范围是
0~1
0~1

(2)反应Ⅰ可能的反应历程如图所示。已知:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量;TS表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒。
则反应历程中决速步骤的反应方程式为
HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+
3
2
H2(g)
HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+
3
2
H2(g)

(3)在催化剂作用下,将1molCO2和2molH2的混合气体充入一恒容密闭容器中进行反应,达平衡时,CO2的转化率和容器中混合气体的平均相对分子质量随温度变化如图。


①250℃后,随温度升高,平衡时混合气体的平均相对分子质量几乎不变的原因是
当温度高于250℃时,以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ前后气体分子数相等,反应Ⅱ的气体平均相对分子质量几乎不变
当温度高于250℃时,以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ前后气体分子数相等,反应Ⅱ的气体平均相对分子质量几乎不变

②T℃时,反应的初始压强为p0,平衡时甲醇的选择性(生成甲醇消耗的CO2在CO2总消耗量中占比)为
60%
60%
,反应Ⅰ的平衡常数Kp=
100
27
p
2
0
100
27
p
2
0
(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量的分数)。若再向密闭容器中通入CO2和H2O(g),使二者分压均增大0.1p0,则H2的转化率
不变
不变
(填“增大”“减小”或“不变”)。

【答案】<;0~1;HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+
3
2
H2(g);当温度高于250℃时,以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ前后气体分子数相等,反应Ⅱ的气体平均相对分子质量几乎不变;60%;
100
27
p
2
0
;不变
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:68引用:2难度:0.5
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  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    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
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 3.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
    (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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