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做好碳达峰、碳中和工作,是中央经济工作会议确定的2021年八项重点任务之一。CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善。
(1)一定条件下,由CO2和H2制备甲醇的过程中含有下列反应:
反应1:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH1
反应2:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH2
反应3:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O ΔH3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,它们随温度变化的曲线如图1所示。则ΔH2
小于
小于
ΔH3(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(2)对于上述CO2加氢合成CH3OH的体系,下列说法错误的是
C
C
(填标号)。
A.增大H2浓度有利于提高CO2的转化率
B.当气体的平均相对分子质量保持不变时,说明反应体系已达平衡
C.体系达平衡后,若压缩体积,则反应1平衡不移动,反应3平衡正向移动
D.选用合适的催化剂可以提高CH3OH在单位时间内的产量。
已知对于反应:aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)其标准平衡常数:kΘ=
[
p
C
p
Θ
]
c
×
[
p
D
p
Θ
]
d
[
p
A
p
Θ
]
a
[
p
B
p
Θ
]
b
,某温度为T,压强为16pΘ的恒压密闭容器中,通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol(b>a),此时H2O(g)的分压p(H2O)=
a
+
b
2
-
a
×8pθ
a
+
b
2
-
a
×8pθ
(用含a、b的代数式表示,下同),反应1的标准平衡常数为
b
a
+
b
1
-
a
-
b
3
-
3
a
-
b
b
a
+
b
1
-
a
-
b
3
-
3
a
-
b

(3)电催化还原能将CO2转化为多种碳产物。在铜电极上将CO2还原为CO的机理如图2所示。写出该机理过程总的电极方程式:
CO2+2e-+2H+=CO+H2O
CO2+2e-+2H+=CO+H2O

(4)利用CO2为原料可以合成苯乙烯,涉及以下反应:
Ⅰ、C6H5-C2H5(g)⇌C6H5-CH═CH2(g)+H2(g)  Kp1=2.7×10-15  ΔH=23.47kJ•mol-1
Ⅱ、H2(g)+
1
2
O2(g)═H2O(g) Kp2=1.26×1040  ΔH=-241.82kJ•mol-1
结合数据说明乙苯制苯乙烯过程中加氧气的理由
将反应I与反应II相加,整理可得C6H5-C2H5(g)+
1
2
O2(g)⇌C6H5-CH═CH2(g)+H2O(g),Kp=Kp1×Kp2=2.9×1025,反应II发生放出热量,使反应I得以实现,ΔH+ΔH<0,反应II为反应I提供热量
将反应I与反应II相加,整理可得C6H5-C2H5(g)+
1
2
O2(g)⇌C6H5-CH═CH2(g)+H2O(g),Kp=Kp1×Kp2=2.9×1025,反应II发生放出热量,使反应I得以实现,ΔH+ΔH<0,反应II为反应I提供热量

【答案】小于;C;
a
+
b
2
-
a
×8pθ
b
a
+
b
1
-
a
-
b
3
-
3
a
-
b
;CO2+2e-+2H+=CO+H2O;将反应I与反应II相加,整理可得C6H5-C2H5(g)+
1
2
O2(g)⇌C6H5-CH═CH2(g)+H2O(g),Kp=Kp1×Kp2=2.9×1025,反应II发生放出热量,使反应I得以实现,ΔH+ΔH<0,反应II为反应I提供热量
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:49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=
     
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    (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
     
     
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    发布:2024/12/30 14:0:1组卷:26引用:3难度:0.5
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