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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:60 题号:10132808
CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:
I.CO2可以被NaOH溶液捕获,若所得溶液c(HCO3-)∶c(CO32-)=2∶1,溶液pH=___。(室温下,H2CO3K1=4×10-7K2=5×10-11
II.CO2与CH4经催化重整,制得合成气:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
(1)已知上述反应中相关的化学键键能数据:
化学键C-HC=OH-H
键能/kJ/mol4137454361075

则该反应的ΔH=___________。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压,容积可变)中,加入CH4和CO2各1 mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是___________(填“A”或“B”)。
(2)按一定体积比加入CH4和CO2,在恒压下发生反应,温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为900℃的原因是____________

(3)在T1温度时,将CH4和CO2各1.0 mol充入2 L密闭恒容容器中,充分反应达到平衡后,若CH4转化率为40%,则
①容器内的压强与起始压强之比为___________
②此温度下,若该容器中含有CH4、CO2、H2、CO各1.0 mol,则此时反应所处的状态为___________(填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)
③欲使甲烷的平衡转化率提高,应采取的措施是___________(填标号)。
A.升高温度     B.降低温度     C.增大压强       D.减小压强

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【推荐1】2020年9月,习近平主席在第75届联合国大会提出我国要实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。因此CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。
I.研究表明CO2与CH4在催化剂存在下可发生反应制得合成气:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H
(1)一定压强下,由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知CO2(g)、CH4(g)、CO(g)的摩尔生成焓分别为-395kJ·mol-1、-74.9kJ·mol-1、-110.4kJ·mol-1.则上述反应的∆H=___________kJ·mol-1
(2)此反应的活化能Ea()___________Ea()(填“>”、“=”或“<”),利于反应自发进行的条件是___________(填“高温”或“低温”)。
(3)一定温度下,向一恒容密闭容器中充入CO2和CH4发生上述反应,初始时CO2和CH4的分压分别为14kPa、16kPa,一段时间达到平衡后,测得体系压强是起始时的1.4倍,则该反应的平衡常数Kp=___________(kPa)2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
II.CO2和H2合成甲烷也是CO2资源化利用的重要方法。对于反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ∆H=-165kJ·mol-1,催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如下图所示。

(4)高于320℃后,以Ni-CeO2为催化剂,CO2转化率略有下降,而以Ni为催化剂,CO2转化率却仍在上升,其原因是___________
(5)对比上述两种催化剂的催化性能,工业上应选择的催化剂是___________,使用的合适温度为___________
III.以铅蓄电池为电源可将CO2转化为乙烯,其原理如下图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。

(6)阴极上的电极反应式为___________;每生成0.5mol乙烯,理论上需消耗铅蓄电池中___________mol硫酸。
2021-05-15更新 | 609次组卷
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【推荐2】资源化利用碳及其化合物具有重要意义。
(1)CO是高炉炼铁的重要还原剂,炼铁时发生的主要反应有:
Ⅰ.   
Ⅱ.   
Ⅲ.      试计算,_______
反应Ⅱ中,正反应的活化能_______(填“>”、“<”或“=”)逆反应的活化能。
(2)在一定温度下,向某体积可变的恒压(P)密闭容器中加入1molCO2与足量的碳发生反应,平衡时体系中气体体积分数与温度关系如图所示。

①650℃时,反应达平衡后CO2的转化率为_______
②T℃时,在1L恒容密闭容器中加入3molCO2与足量的碳,10min后测得V(CO)为11.2L(标况下),则反应速率_______;上述反应达到平衡状态时,下列说法正确的是_______
a.单位时间内生成的CO2的物质的量是CO的两倍
b.容器中气体的压强不随时间而变化
c.升高温度,再次达到平衡时,C的质量减少
d.保持其它条件不变,充入惰性气体,反应速率减小,平衡移动
(3)镍及其化合物在工业生产和科研领域有重要的用途。请回答下列问题:
基态Ni原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_______。金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如下图所示。若阿伏加德罗常数的值为,晶胞边长为apm,则该晶胞的密度为_______。()
2022-10-05更新 | 110次组卷
【推荐3】乙炔(C2H2)在气焊、气割及有机合成中用途非常广泛,可由电石(CaC2)直接水化法或甲烷在1500℃左右气相裂解法生产。
(1)电石水化法制乙炔是将生石灰与焦炭在3000℃下反应生成CaC2,CaC2再与水反应即得到乙炔。CaC2与水反应的化学方程式为____________
(2)已知:H1=-890.3 kJmol-1
H2=-1299.6 kJmol-1
H3=-571.6 kJmol-1
则甲烷气相裂解反应:2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)的△H=_______kJmol-1
(3)哈斯特研究得出当甲烷分解时,几种气体平衡时分压(Pa)的对数与温度(℃)的关系如图所示。

①T1℃时,向1L恒容密闭容器中充入0.3molCH4,只发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)= c(CH4)。该反应的△H ____________0(填“>”或“<”),CH4的平衡转化率为__________%(保留3位有效数字)。上述平衡状态在某一时刻,若改变温度至T2℃,c(CH4)以0.01molL-1s-1平均速率增多,经后再次达到平衡,平衡时,c(CH4)=2c(C2H4),则T1_________(填“>”或“<”)T2,t=_________s。
②列式计算反应2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)在图中A℃时的平衡常数K=__________(用平衡分压代替平衡浓度计算,)。
③由图可知,甲烷裂解制乙炔时有副产物乙烯生成,为提高甲烷制乙炔的转化率,除改变温度外,还可采取的措施有________________
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