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直接将CO2转化为有机物是实现碳达峰、碳中和的有效途径,回答下列问题。
(1)利用CO2合成HCHO涉及的主要反应如下:
CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
CH3OH(g)+O2(g)⇌HCHO(g)+H2O2(l)ΔH2
2H2O2(l)=2H2O(g)+O2(g) ΔH3
已知H2的摩尔燃烧焓为ΔH4,水的汽化热为ΔH5(单位质量液态物质变成同温度的气态物质所吸收的热量,单位kJ•g-1,则反应CO2(g)+2H2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g)的ΔH=
ΔH1+ΔH2+
1
2
ΔH3-ΔH4-18ΔH5
ΔH1+ΔH2+
1
2
ΔH3-ΔH4-18ΔH5

(2)某温度下,在容积为VL的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量H2发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。CH3OH(g)的平衡分压与起始投料比
n
H
2
n
C
O
2
的变化关系如图所示,已知b点对应投料比的起始压强为1.5kPa。
①若达到b点所用时间为10min,则0~10min内该反应的平均反应速率为 v(H2)=
0
.
18
V
0
.
18
V
mol•L-1•min-1
②Kp(a)=
4.5×102kPa-2
4.5×102kPa-2
。b点时,再充入CO2(g)和H2O(g),使两者分压均增大0.02kPa,则此时平衡
正向
正向
(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(3)工业上,CO2催化加氢合成甲醇的生产过程中涉及的反应如下:
主反应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0
副反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH>0
副反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH<0
一定条件下,在VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH的物质的量为mmol,CO的物质的量为nmol,H2的转化率为α。
①此时CH3OCH3(g)的浓度为
3
α
-
3
m
-
n
6
V
3
α
-
3
m
-
n
6
V
mol•L-1 (用含m、n、α、V的代数式表示,下同),则CH3OH(g)的平衡选择性(生成甲醇的物质的量占转化的CO2的物质的量的百分比)为
3
m
3
α
+
2
n
×100%
3
m
3
α
+
2
n
×100%

②下列方法一定能提高CH3OH平衡产率的是
C
C
(填标号)。
A.升高温度
B.选择更高效的催化剂
C.不改变投料比,增大反应物浓度

【答案】ΔH1+ΔH2+
1
2
ΔH3-ΔH4-18ΔH5
0
.
18
V
;4.5×102kPa-2;正向;
3
α
-
3
m
-
n
6
V
3
m
3
α
+
2
n
×100%;C
【解答】
【点评】
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发布:2024/8/31 3:0:11组卷:27引用:1难度:0.5
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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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