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CO2与氢气在固载金属催化剂上可发生以下反应:
反应i.CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)ΔH1
反应ii.CO2(g)+H2(g)⇌H2O(g)+CO(g)ΔH2>0
反应iii.••••••
可能的反应机理如图(M为催化剂);

回答下列问题:
(1)反应iii的化学方程式为
CO2(g)+2H2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g)
CO2(g)+2H2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g)

(2)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在101kPa时,由最稳定单质合成1mol指定产物时所放出的热量):
物质 CO2(g) H2(g) HCOOH(g)
标准摩尔生成焓/kJ•mol-1 -393.51 0 -362.3
依据以上信息,ΔH1=
+31.21kJ•mol-1
+31.21kJ•mol-1

(3)在一定压强下,按n(H2):n(CO2)=1:1投料,发生反应i和反应ii(忽略反应iii),反应相同时间,CO2的转化率及HCOOH选择性(甲酸选择性=
甲酸的物质的量
消耗
C
O
2
的物质的量
×100%)随温度变化曲线如图所示。

①下列措施能提高CO2平衡转化率的是
C
C
(填标号)。
A.降低温度
B.再充入Ar
C.分离出HCOOH
②673.15K,反应后体系中H2的分压为aMPa,则反应i的压力商计算式Qp=
95
%
×
0
.
3
%
α
×
5
%
95
%
×
0
.
3
%
α
×
5
%
MPa-1
③当温度高于673.15K,随温度升高,反应i与反应ii的反应速率相比,增加更显著的是反应
ii
ii
(填“i”或“ii”),判断的理由是
随温度升高,二氧化碳的转化率升高,但HCOOH的选择性却迅速下降
随温度升高,二氧化碳的转化率升高,但HCOOH的选择性却迅速下降

(4)若在Bi或Bi/CeO2催化剂表面还原CO2生成HCOOH,模拟经历两种中间体的能量变化如图所示。HCOOH的合成更倾向于通过生成
HCOO*
HCOO*
中间体,且
Bi/CeO2
Bi/CeO2
(填“Bi”或“Bi/CeO2”)的催化活性更优异。

【答案】CO2(g)+2H2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g);+31.21kJ•mol-1;C;
95
%
×
0
.
3
%
α
×
5
%
;ii;随温度升高,二氧化碳的转化率升高,但HCOOH的选择性却迅速下降;HCOO*;Bi/CeO2
【解答】
【点评】
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发布:2024/7/16 8:0:9组卷:47引用:2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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