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我国科学家利用Fe2Na3/红紫素催化剂实现CO2还原制备CO,利用可见光催化还原CO2,将CO2转化为增值化学原料(HCOOH、HCHO、CH3OH等),这被认为是一种可持续的CO2资源化有效途径。
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)如表1所示:
物质 HCHO(g) H2(g)
燃烧热(ΔH)/(kJ•mol-1 -570.8 -285.8
已知:H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44kJ•mol-1。CO2(g)+2H2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g)ΔH=
+43.2
+43.2
kJ•mol-1
(2)在一定温度下,将1molCO2(g)和3molH2(g)通入某恒容密闭容器中,发生反应CO2(g)+H2(g)⇌HOOH(g),测得不同时刻容器中CO2的体积分数[φ(CO2)]如表2所示。
t/min 0 10 20 30 40 50
φ(CO2 0.250 0.230 0.215 0.205 0.200 0.200
达到平衡时CO2的转化率为
25%
25%

(3)将n(CO2):n(H2)=1:4的混合气体充入某密闭容器中,同时发生反应1和反应2。
反应1:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g).ΔH1=+41.2kJ•mol-1
反应2:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2<0。
在不同温度、压强下,测得相同时间内CO2的转化率如图1。0.1MPa时,CO2的转化率在600℃之后随温度升高而增大的主要原因是
反应1的正反应是吸热反应,反应2的正反应是放热反应,600℃之后,随着温度升高,反应1正向进行的程度增大,反应2向逆反应方向进行,且相同时间内反应1消耗CO2的量大于反应2生成CO2的量
反应1的正反应是吸热反应,反应2的正反应是放热反应,600℃之后,随着温度升高,反应1正向进行的程度增大,反应2向逆反应方向进行,且相同时间内反应1消耗CO2的量大于反应2生成CO2的量


(4)在一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2(g)和nmolH2(g),仅发生(3)中的反应2。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[
n
H
2
n
C
O
2
]的关系如图2。
①起始时容器内气体的总压强为8pkPa,若10min时反应到达c点,则0~10min内,v(H2)=
0.075
0.075
mol•L-1•min-1
②b点时反应的平衡常数Kp=
1
27
p
2
1
27
p
2
(用含p的表达式表示)(kPa)-2。(已知:用气体分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数)
(5)我国科学家开发催化剂,以惰性材料为阳极,在酸性条件下电解还原CO2制备HCHO,其阴极的电极反应式为
CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O
CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O

(6)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图3所示(带“*”表示物质处于吸附态)。试从图3分析,采用BiIn合金催化剂优于单金属Bi催化剂的原因:
相对于单金属Bi催化剂,BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附,增强对*OCHO中间体的吸附
相对于单金属Bi催化剂,BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附,增强对*OCHO中间体的吸附
;BiIn合金催化剂优于单金属In催化剂的原因:
相对于单金属In催化剂,BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能
相对于单金属In催化剂,BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能

【考点】化学平衡的计算
【答案】+43.2;25%;反应1的正反应是吸热反应,反应2的正反应是放热反应,600℃之后,随着温度升高,反应1正向进行的程度增大,反应2向逆反应方向进行,且相同时间内反应1消耗CO2的量大于反应2生成CO2的量;0.075;
1
27
p
2
;CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O;相对于单金属Bi催化剂,BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附,增强对*OCHO中间体的吸附;相对于单金属In催化剂,BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:33引用:3难度:0.7
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  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 3.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3
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