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CO2的资源化利用能有效减少CO2排放缓解能源危机。用CO2、H2为原料合成甲醇(CH3OH)过程主要涉及以下反应:
a)CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
b)CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ/mol
c)
1
2
CO(g)+H2(g)⇌
1
2
CH3OH(g)ΔH3=-45.1kJ/mol
(1)根据盖斯定律,反应a的ΔH1=
-49.0kJ/mol
-49.0kJ/mol

(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了CO2与H2在TiO2/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程,如图1所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。

反应历程中最小能垒(活化能)E
0.61
0.61
eV。写出历程②的化学方程式
HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev)
HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev)

(3)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有
AC
AC

A.升高温度,反应b正向移动,反应c逆向移动
B.加入反应a的催化剂,可以降低反应的活化能及反应热
C.增大H2的浓度,有利于提高CO2的平衡转化率
D.及时分离除CH3OH,可以使得反应a的正反应速率增大
(4)加压,甲醇产率将
升高
升高
;若原料二氧化碳中掺混一氧化碳,随一氧化碳含量的增加,甲醇产率将
升高
升高
。(填“升高”、“不变”、“降低”或“无法确定”)。
(5)使用新型催化剂,让1mol CO2和3mol H2在1L密闭容器中只发生反应a、b,CO2平衡转化率和甲醇选择率(甲醇选择率是指转化生成甲醇的CO2物质的量分数)随温度的变化趋势如图2所示。

553K时,若反应后体系的总压为p,反应a的Kp=
3
p
14
×
3
p
14
p
7
×
3
p
7
3
3
p
14
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3
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14
p
7
×
3
p
7
3
(列出计算式)。(Kp为压强平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中用气体分压代替浓度,气体的分压等于总压乘以物质的量分数。)由图2可知,适宜的反应温度为
513K
513K

【答案】-49.0kJ/mol;0.61;HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev);AC;升高;升高;
3
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14
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3
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14
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3
p
7
3
;513K
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:20引用:2难度:0.6
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    (1)如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线.
    ①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1
    K2(填“>”、“<”或“=”).
    ②以下有关说法正确的是
     

    a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
    b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
    c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
    d.某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为80%
    (2)已知在常温常压下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ•mol-1
    ②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ•mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ•mol-1
    则:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
     
    kJ•mol-1
    (3)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆.甲醇燃料电池的工作原理如图2所示.
    ①该电池正极的电极反应式为
     

    ②工作一段时间后,当6.4g甲醇完全反应生成CO2时,有
     
    个电子发生转移.
    (4)以上述电池做电源,用图3所示装置,在实验室中模拟铝制品面“钝化”处理的过程中,发现溶液逐渐变浑浊,原因是
     
     
    (用相关的电极反应式和离子方程式表示)

    发布:2024/12/30 14:0:1组卷:26引用:3难度:0.5
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