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CO2的资源化利用和转化已成为当今科学研究的热点。
(1)325℃时,水在Mn粉表面产生的H2可将CO2转化成甲酸,同时生成MnO。
①由H2O、Mn、CO2制备甲酸的化学方程式为
Mn+CO2+H2O
325
MnO+HCOOH
Mn+CO2+H2O
325
MnO+HCOOH

②直接加热H2与CO2难以生成甲酸,该条件下能较快生成甲酸的原因是
反应生成的MnO是H2与CO2反应的催化剂
反应生成的MnO是H2与CO2反应的催化剂

(2)CO2加氢生成CH3OH的主要反应的热化学方程式为
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.5kJ⋅mol-1
反应Ⅱ:H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ⋅mol-1
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH=-90.7kJ⋅mol-1
将n起始(CO2):n起始(H2)=1:3的混合气体置于密闭容器中,达到平衡时,体系中温度和压强对CH3OH的选择性影响如图所示。

①压强的大小:p1
p2(填“<”或“>”).
②CH3OH的选择性随温度升高而下降的原因是
反应Ⅰ和反应Ⅲ为放热反应,温度升高,不利于反应正向进行,CH3OH的选择性下降
反应Ⅰ和反应Ⅲ为放热反应,温度升高,不利于反应正向进行,CH3OH的选择性下降

(3)CO2和环氧乙烷在MgO作催化剂的条件下合成碳酸乙烯酯。
①MgCl2溶液中加入尿素[CO(NH22]生成Mg5(CO34(OH)2沉淀,同时有CO2气体产生,该反应的离子方程式为
5Mg2++5CO(NH22+11H2O=Mg5(CO34(OH)2↓+CO2↑+10
NH
+
4
5Mg2++5CO(NH22+11H2O=Mg5(CO34(OH)2↓+CO2↑+10
NH
+
4

②MgCl2与沉淀剂(尿素、氢氧化钠)反应生成沉淀,过滤后将沉淀焙烧得到MgO。与氢氧化钠作沉淀剂相比,用尿素作沉淀剂焙烧生成的MgO作催化剂效果更好,其原因是
Mg5(CO34(OH)2焙烧释放更多的气体,制得的MgO更加疏松多孔
Mg5(CO34(OH)2焙烧释放更多的气体,制得的MgO更加疏松多孔

③MgO催化CO2合成碳酸乙烯酯()可能的反应机理如图所示,根据元素电负性的变化规律,步骤Ⅰ、Ⅱ的过程可描述为
环氧乙烷中的O原子吸附在Mg2+上,环氧乙烷中的C-O键断裂,CO2中的C原子与O2-结合,一个O原子与环氧乙烷中的一个C原子结合
环氧乙烷中的O原子吸附在Mg2+上,环氧乙烷中的C-O键断裂,CO2中的C原子与O2-结合,一个O原子与环氧乙烷中的一个C原子结合

【答案】Mn+CO2+H2O
325
MnO+HCOOH;反应生成的MnO是H2与CO2反应的催化剂;<;反应Ⅰ和反应Ⅲ为放热反应,温度升高,不利于反应正向进行,CH3OH的选择性下降;5Mg2++5CO(NH22+11H2O=Mg5(CO34(OH)2↓+CO2↑+10
NH
+
4
;Mg5(CO34(OH)2焙烧释放更多的气体,制得的MgO更加疏松多孔;环氧乙烷中的O原子吸附在Mg2+上,环氧乙烷中的C-O键断裂,CO2中的C原子与O2-结合,一个O原子与环氧乙烷中的一个C原子结合
【解答】
【点评】
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发布:2024/7/10 8:0:8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=
     
    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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