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CO、CO2加氢有利于缓解化石能源消耗,实现“碳中和”,该体系主要涉及以下反应:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)⇌CH2OH(g)   ΔH1<0
反应Ⅱ:2CO(g)+4H2(g)⇌C2H5OH(g)+H2O(g)   ΔH2<0
反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)   ΔH3<0
反应Ⅳ:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH4<0
反应Ⅴ:2CH3OH(g)⇌C2H5OH(g)+H2O(g)   ΔH5
回答下列问题:
(1)上述反应中,ΔH5=
ΔH2-2ΔH1或ΔH3-2ΔH4
ΔH2-2ΔH1或ΔH3-2ΔH4
(写出一个代数式即可)。
(2)密闭容器中,上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列描述正确的有
CD
CD
(填标号)。
A.加入催化剂,可提高CO2的平衡转化率
B.降低温度,反应Ⅱ的正反应速率增大,逆反应速率减小
C.增大CO的浓度,反应Ⅲ、Ⅳ的平衡均向左移动
D.恒温恒容充入氩气,反应Ⅰ、Ⅱ的平衡不移动
(3)恒容下,n(CO)=n(CO2)=1mol,并按照不同氢碳比[
n
H
2
n
C
O
2
+
n
CO
]投料,发生上述反应。图甲表示不同氢碳比时,[CO+CO2]的总平衡转化率随温度变化的关系;图乙表示氢碳比=3时,平衡后体系中C2H5OH、CH3OH的选择性随温度变化的关系。已知:CH3OH的选择性=
n
C
H
3
OH
n
消耗
C
O
2
+
n
消耗
CO
×100%,C2H5OH的选择性=
2
n
C
2
H
5
OH
n
消耗
C
O
2
+
n
消耗
CO
×100%。

①图甲中x
大于
大于
3(填“大于”“小于”或“等于”),其原因是
氢碳比越大(或增加氢气的物质的量),该体系加氢反应的平衡向右进行,CO和CO2的平衡转化率均增大,故x大于3
氢碳比越大(或增加氢气的物质的量),该体系加氢反应的平衡向右进行,CO和CO2的平衡转化率均增大,故x大于3

②Q点对应的体系中n(CH3OH)=
0.8
0.8
mol;此时,H2转化了4mol,则反应2CH3OH(g)⇌C2H5OH(g)+H2O(g)的平衡常数Kp=
0.75
0.75
(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数,结果保留两位有效数字)。
(4)常温常压下,以Ag为催化剂,在酸性水溶液中将CO2电催化还原为CO的反应历程如图所示:

①据图,CO和CO2相比,
CO2
CO2
(填化学式)更稳定。
②吸附在催化剂表面上的物种用*标注,图中第一步反应为CO2+e-+H+=*COOH,则第二步反应为
*COOH+H++e-=H2O+*CO
*COOH+H++e-=H2O+*CO

【答案】ΔH2-2ΔH1或ΔH3-2ΔH4;CD;大于;氢碳比越大(或增加氢气的物质的量),该体系加氢反应的平衡向右进行,CO和CO2的平衡转化率均增大,故x大于3;0.8;0.75;CO2;*COOH+H++e-=H2O+*CO
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:30引用:2难度:0.4
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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:164引用:26难度:0.3
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