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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:385 题号:10186966
利用工业废气 CO2或 CO 和 H2在一定条件下可制备燃料甲醇。
Ⅰ.利用工业废气 CO 合成甲醇,其能量变化示意图如下:

(1)图中曲线 a 到曲线 b 的措施是_______。该反应 ΔS________0(填“>”或“<”)
(2)一定条件下,在 2 L 密闭容器中充入 1 mol CO 和 2 mol H2,10 min 后达到平衡,放出热量 45.5kJ,则 10 min 内 H2的转化率为_____;该温度下反应的平衡常数 K=_____;达到平衡后,再向容器中充入 CO、H2、CH3OH 各 1 mol,则此时 υ_____υ (填“>”“<”或“=”)
(3)下列措施可以提高甲醇产率的是_____
a.压缩容器体积
b.将 CH3OH (g)从体系中分离
c.恒容条件下充入He,使体系总压强增大
d.恒压条件下再充入 10mol CO 和 20mol H2
(4)现有容积均为 1L 的 a、b、c 三个密闭容器,向其中分别充入 1molCO 和 2molH2的混合气体,控制温度,进行反应,测得相关数据的关系如图所示。b 中甲醇体积分数大于 a 中的原因是_______达到平衡时,a、b、c 中 CO 的转化率大小关系为_______

Ⅱ.用工业废气中的 CO2制取甲醇和水蒸气
(5)一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,在不同催化剂作用下发生反应 I、反应II与反应III,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示:

①催化剂效果最佳的反应是_____(填“反应 I”,“反应 II”,“反应 III”)。
②b 点υ_____υ(填 “>”, “<”, “=”)。
③若此反应在 a 点时已达平衡状态,a 点的转化率比 c 点高的原因是_____
④c点时该反应的平衡常数K_____

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解题方法
【推荐1】研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
(1)在一定条件下将CO2H2转化为甲醇蒸气和水蒸气的相关反应有:
CO2(g)+H2(g)= CO(g)+H2O(g)       H1=+41KJ/mol
CO(g)+2 H2(g)= CH3OH(g)          H2=-90KJ/mol
则由CO2H2转化为甲醇蒸气和水蒸气的热化学方程式为__________________
(2)在一定温度下,向2L固定容积的密闭容器中通入2molCO2、3molH2,发生反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)   H3<0.测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是__________________
A.单位时间内有3n molH—H键断裂,同时又有2n mol O—H键断裂
B.混合气体的密度不随时间变化
C.体系中n(CO2)/n(H2)=11,且保持不变
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
②下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是__________________
A.升高温度
B.恒温恒容下,再充入2molCO2、3molH2
C.使用高效催化剂
D.恒温恒容充入He(g)使体系压强增大
③计算该温度下此反应的平衡常数K=__________________(保留3位有效数字);若使K的值变为1,则应采取的措施是__________________
A.增大压强       B.恒压加入一定量H2      C.升高温度       D.降低温度
(3)捕捉CO2可以利用Na2CO3溶液。用100mL 0.1mol/LNa2CO3溶液完全捕捉0.44gCO2气体(溶液体积不变),所得溶液中c(HCO3)+c(CO32-)+c(H2CO3)=__________________mol/L
(4)被誉为改变未来世界的十大科技之一的燃料电池是一种新型的无污染、无噪音、高效率的汽车动力和发电设备,正以势不可挡之势挤入汽车工业和电力工业.写出甲醇燃料电池碱性电解质(铂为两极.电解液为KOH溶液)的负极电极反应:__________________
2017-12-06更新 | 227次组卷
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【推荐2】聚合氯化铝是一种新型净水剂,其中铝的总浓度(用c表示)包括三类:主要为Al3+中的单体形态铝(用Ala表示)总浓度,主要为 [AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+的中等聚合形态铝总浓度(用Alb表示)和Al(OH)3胶体形态铝(用Alc表示)总浓度。
(1)真空碳热还原一氧化法可实现由铝土矿制备金属铝,相关反应的热化学方程式如下:
①Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)=3AlCl(g)+3CO(g) ΔH1=akJ·mol-1
②6AlCl(g)=4Al(s)+2AlCl3(g) ΔH2=bkJ·mol-1
则反应Al2O3(s) +3C(s)=2Al (s)+3CO(g) 说明ΔH=_______kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
_0( 填“>”或“<”)。
反应①在常压、1900℃的高温下才能进行,说明ΔH_______0(填“>”、“<”或“=”)
(2)用膜蒸馏(简称MD)浓缩技术将聚合氯化铝溶液进行浓缩,实验过程中不同浓度聚合氯化铝溶液中铝形态分布(百分数)如右表:
AlT/(mol·L-1Ala/%Alb/%A1c/%
0.2081.486.612.0
0.4892.386.211.5
0.8842.388.19.6
1.6133.187.09.9
2.5204.588.27.3

①在一定温度下,AlT越大,Al(OH)3胶体的百分含量________(填“越大”“越小”或“不变”)。
②若将c=2.520mol/L的聚合氧化铝溶液加水稀释,则稀释过程中发生的主要反应的离子方程式为_________________________________
(3)一定条件下,向1.0mol/L的AlCl溶液中加入0.6mol/L的NaOH溶液,可制得Alb含量约为86% 的聚合氯化铝溶液。写出生成[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+的离子方程式:_________________________
(4)已知Al3++4X2,X表示显色剂,表示有色物质,通过比色分析得
到25 ℃时Al3+浓度随时间的变化关系如图所示(初始时X的浓度为0.194 mol·L-1)。

①1min时, 的浓度为___________   
②0~3min内该反应的速率vx=________   
③第9min时,反应达到平衡,K=__________(用代数式表示)。
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【推荐3】联氨(又叫肼)可用作发射卫星的燃料,联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似。
(1)写出联氨第一步电离反应式_______
(2)25°C时,向联氨溶液中逐滴滴加盐酸溶液,混合溶液中各微粒的物质的量分数随溶液pOH变化的关系如下图所示pOH=-lgc(OH-)。

①曲线L3表示_______(填微粒符号)微粒随pOH的变化情况,写出pOH从6到9之间变化的主要发生的离子反应方程式_______
②联氨第一步电离的平衡常数Kb1=_______
③当混合溶液的pOH=16时,溶液中各离子浓度大小关系为_______
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