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(1)2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na—Fe3O4/HZSM-5多功能符合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油,该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。
已知:H2(g)+
1
2
O2(g)=H2O(l)ΔH1 =-a kJ/mol
C8H18 (l)+
25
2
O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)ΔH2=-b kJ/mol
试写出25℃、101kPa条件下,CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式
8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(1)+16H2O(l)ΔH=-(25a-b)kJ/mol
8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(1)+16H2O(l)ΔH=-(25a-b)kJ/mol

(2)利用CO2及H2为原料,在合适的催化剂(如Cu/ZnO催化剂)作用下,也可合成CH3OH,涉及的反应有:
甲:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-53.7 kJ•mol-1   平衡常数 K1
乙:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2 kJ•mol-1      平衡常数K2
①CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的平衡常数K=
K
1
K
2
K
1
K
2
(用含K1、K2的表达式表示),该反应ΔH
小于
小于
0(填“大于”或“小于”)。
②提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有
降低温度、减小产物浓度、增大压强等
降低温度、减小产物浓度、增大压强等
(填写两项)。
③催化剂和反应体系的关系就像锁和钥匙的关系一样,具有高度的选择性。下列四组实验,控制CO2和H2初始投料比均为1:2.2,经过相同反应时间(t1min)
温度(K) 催化剂 CO2转化率(%) 甲醇选择性(%) 综合选项
543 Cu/ZnO纳米棒材料 12.3 42.3 A
543 Cu/ZnO纳米片材料 11.9 72.7 B
553 Cu/ZnO纳米棒材料 15.3 39.1 C
553 Cu/ZnO纳米片材料 12.0 70.6 D
由表格中的数据可知,相同温度下不同的催化剂对CO2的转化为CH3OH的选择性有显著影响,根据上表所给数据结合反应原理,所得最优选项为
B
B
(填字母符号)。

(3)以CO、H2为原料合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分别都充入1mol CO和2mol H2,三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。图1为三个容器中的反应均进行到5min时H2的体积分数示意图,其中有一个容器反应一定达到平衡状态。
①0~5 min时间内容器Ⅱ中用CH3OH表示的化学反应速率为
0.0875mol/(L•min)
0.0875mol/(L•min)

②三个容器中一定达到平衡状态的是容器
 (填写容器代号)。

【答案】8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(1)+16H2O(l)ΔH=-(25a-b)kJ/mol;
K
1
K
2
;小于;降低温度、减小产物浓度、增大压强等;B;0.0875mol/(L•min);Ⅲ
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:24引用:5难度:0.5
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    (1)图1的四个过程中能量转化形式有
     

    A.2种  B.3种  C.4种  D.4种以上
    (2)电解过程要消耗大量的电能,而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水.
    2H2O(1)
    通电
    2H2(g)+O2(g)△H 1      2H2O(1)
    光照
    催化剂
    2H2(g)+O2(g)△H2   
    以上反应的△H1
     
    △H2(选填“<”、“>”或“=”)
    (3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式
     

    (4)氢能利用需要选择合适的储氢材料.
    ①NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应生成NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为
     

    ②镧镍合金在一定条件下可吸收氢气生产氢化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)释放出气态氢,根据平衡移动的原理,可改变的条件之一是
     

    ③一定条件下,如图3所示装置可实现有机物的电化学储氢,使C7H8转化为C7H14,则电解过程中产生的气体X 为
     
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