(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)+12O2(g)=H2O(l)ΔH1 =-a kJ/mol
C8H18 (l)+252O2(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/mol8CO2(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= K1K2K1K2(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)
1
2
25
2
K
1
K
2
K
1
K
2
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 |
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
Ⅲ
Ⅲ
(填写容器代号)。【答案】8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(1)+16H2O(l)ΔH=-(25a-b)kJ/mol;;小于;降低温度、减小产物浓度、增大压强等;B;0.0875mol/(L•min);Ⅲ
K
1
K
2
【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)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通电2H2(g)+O2(g)△H2光照催化剂
以上反应的△H1
(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.
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