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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:53 题号:14107650
“Cl化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料合成工业产品的化学工艺,对开发新能源和控制环境污染有重要意义。中科院天津工生所利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一(C1)化合物,然后通过设计构建碳一聚合新酶,依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三(C3)化合物,最后通过生物途径优化,将碳三化合物聚合成碳六(C6)化合物,再进一步合成直链和支链淀粉(Cn化合物)。在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。
(1)科学家成功研制出一种新型催化剂,能将CO2转变为甲烷。在常压、300℃条件下,CO2与H2按体积之比1∶4反应,CO2转化率可达90%。一定条件下,某兴趣小组在容积为V L的密闭容器中发生此反应达到化学平衡状态。
①该反应的平衡常数表达式为___________
②由如图可知该反应的H___________0(填“>”、“<”或“=”);300℃时,从反应开始到达平衡,以H2的浓度变化表示的化学反应速率是___________(用、V表示)。

(2)已知,控制一定条件,该反应能自发进行,则___________0(填“>”,“<”或“=”)。在一定温度下,向一容积可变的容器中充入的转化率与反应时间的关系如图所示。在t时加压,若t1时容器容积为1000 mL,则t2时容器容积为___________mL。

(3)利用回收的制取甲醛的反应为
①为提高上述反应中H2的平衡转化率,可以采取的措施有______________________(任写两条)。
②实验室在2 L恒容密闭容器中模拟上述合成HCHO的实验。时将混合气体充入容器中,每隔一定时间测得容器内混合气体压强如表所示:
时间/min0102030405060
压强/kPa1.080.960.880.820.800.800.80
已知:,即用B物质的分压变化表示时间内反应的平均反应速率。0~10min内该反应的平均反应速率___________。10min时,CO2的转化率为___________(保留小数点后一位)。

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(1)已知2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) ΔH =a kJ·mol-1
CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH =b kJ·mol-1
试写出由CH4和O2制取甲醇的热化学方程式_______________________________
(2)还可通过下列反应制甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。甲图是反应时CO和CH3OH(g)的浓度随时间的变化情况。从反应开始到达平衡,用H2表示反应速率υ(H2)=

(3)在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO和20 mol H2,CO的平衡转化率随温度(T)、压强(P)的变化如乙图所示。
①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是_______(填字母)。
A.H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍
B.H2的体积分数不再改变
C.体系中H2的转化率和CO的转化率相等
D.体系中气体的平均摩尔质量不再改变
②比较A、B两点压强大小PA________PB(填“>、<、=”)。
③若达到化学平衡状态A时,容器的体积为20 L。如果反应开始时仍充入10 molCO和20 molH2,则在平衡状态B时容器的体积V(B)=________L。
(4)以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池(电极材料为惰性电极)。
①若KOH溶液足量,则写出电池负极反应式________________________
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(1)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=-196.6kJ•mol-1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H=-113.0kJ•mol-1
则NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)的H=______kJ•mol-1,该反应热力学趋势大,原因是______
(2)在一定条件下,将2molNO2与1molSO2置于1L密闭容器中发生反应NO2(g)+SO2(g)NO(g)+SO3(g)。
①下列能说明反应达到平衡状态的是______(填标号)。
a.每生成1molSO3同时消耗1molSO2
b.混合气体的颜色保持不变
c.体系压强保持不变                                
d.v(SO2)=v(NO)
②若测得上述反应经5min达到平衡时NO2与SO2体积比为5∶1,则用SO2表示该反应的速率为v(SO2)=_____mol•L-1•min-1
(3)起始加入气体的总物质的量一定,反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) H=-41kJ•mol-1,在进气比[]不同时,测得CO的平衡转化率与[]的关系如图所示(图中各点对应的温度可能相同也可能不同)。

①图中C、D、E三点对应的CO平衡转化率逐渐降低,原因是_____,反应速率vc(H2O)_____vE(H2O)(填“>”“<”或“=”)。
②图中A、E、G三点对应的反应温度TA、TE、TG的大小关系是_____
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回答下列问题:

(1)温度在时的化学平衡常数_____________(填“>”、“<”或“=”)。
(2)在温度下b点时的转化率为_____________;在温度下,0到反应速率_____________
(3)下列说法正确的是_____________。
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Ⅱ.将转化为高附加值化学品,能有效的促进“碳达峰、碳中和”。一定条件下,向恒容密闭容器中充入,发生如下反应:
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