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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:103 题号:14621352
“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。为减小和消除CO2对环境的影响,一方面世界各国都在限制其排放量,另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
(1)科学家们经过探索实践,建立了如图所示的CO2新循环体系:

根据上图分析,下列相关说法错误的是___________
A.化学变化中质量和能量都是守恒的
B.CO2和H2生成甲烷的反应中原子利用率为100%
C.将CO2还原为甲醇能有效促进“碳中和”
D.无机物和有机物可以相互转化
(2)研究证明,CO2可作为合成甲烷的原料,已知:
①CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) ΔH=-41kJ·mol-1
②C(s)+2H2(g)CH4(g) ΔH=-73kJ·mol-1
③2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH=-171kJ·mol-1
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式:___________
(3)工业上有一种“降碳”方法是用CO2生产燃料甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在容积为2L密闭容器中,充入1molCO2和3.25molH2在一定条件下发生反应,测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如图所示:

①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=___________,平衡时CO2的转化率为___________,平衡时甲醇的体积分数=___________
②下列措施可以增大CO2平衡转化率的是___________
A.在原容器中再充入1molCO2
B.在原容器中再充入1molH2
C.在原容器中充入1mol氦气
D.使用更有效的催化剂
E.扩大容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
③一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。温度为470K时,图中P点___________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490K之后,甲醇产率下降的原因是___________

(4)碳排放是影响气候变化的重要因素之一、最近,科学家开发出一种新系统,“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,生成电能和氢气,其工作原理如图所示。
①系统工作时,有机电解液___________(填“能”或“不能”)用含水·电解液替换。
②写出二氧化碳生成氢气的电极反应式___________

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真题 名校
【推荐1】氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。
(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2,其物质的量之比为4∶1,甲烷和水蒸气反应的方程式是______________
②已知反应器中还存在如下反应:
i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1
ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH2
iii.CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH3
……
iii为积炭反应,利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时,还需要利用__________反应的ΔH
③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)=4∶1,大于初始反应的化学计量数之比,目的是________________(选填字母序号)。
a.促进CH4转化       b.促进CO转化为CO2 c.减少积炭生成
④用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率_______(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,但已失效,结合化学方程式解释原因:____________________________

(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢,工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2

①制H2时,连接_______________
产生H2的电极反应式是_______________
②改变开关连接方式,可得O2
③结合①和②中电极3的电极反应式,说明电极3的作用:________________________
2019-06-09更新 | 6447次组卷
解答题-原理综合题 | 适中 (0.65)
【推荐2】清洁能源的开发、废水的处理都能体现化学学科的应用价值。
Ⅰ. 工业上可利用CO2来制备清洁燃料甲醇,有关化学反应如下:
反应A:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.6kJ·mol-1
反应B:CO2(g)+H2⇌H2O(g)+CO(g) △H2=+41kJ·mol-1
⑴ 写出用CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)反应的热化学方程式: __________________
⑵ 反应A可自发进行的温度条件是________(填“低温”或“高温”) 。
⑶ 写出两个有利于提高反应A中甲醇平衡产率的条件___________
⑷ 在Cu-ZnO/ZrO2催化下,CO2和H2混和气体,体积比1∶3,总物质的量amol进行反应,测得CO2转化率、CH3OH和CO选择性随温度、压强变化情况分别如图所示(选择性:转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比)。

   

① 由上图可知,影响产物选择性的外界条件是______
A. 温度          B. 压强        C. 催化剂       
② 如图中M点温度为250℃,CO2的平衡转化率为25%,该温度下反应B的平衡常数为________________(用分数表示)。
Ⅱ.实验室模拟“间接电化学氧化法”处理氨氮废水中NH4+的装置如图所示。以硫酸铵和去离子水配制成初始的模拟废水,并以NaCl调节溶液中氯离子浓度,阳极产物将氨氮废水中的NH4+氧化成空气中的主要成分。

   

⑸ 阳极反应式为__________________________________
⑹ 除去NH4+的离子反应方程式为________________________________________
2019-04-25更新 | 635次组卷
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【推荐3】I.研究发现,氮氧化物和硫氧化物是雾霾的主要成分。回答下列问题:
(1)有下列反应:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) H1=+180.5kJ/mol
②C(s)+O2(g)=CO2(g) H2=-393.5 kJ/mol
③2C(s)+O(g)=2CO(g)        H3=-221.0 kJ/mol
已知某反应的平衡常数表达式为K= ,请写出此反应的热化学方程式: _________________
(2)往1L恒容密闭容器中充入一定量的NO2,在三种不同条件下发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g),实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表(不考虑生成N2O4)。
   
①下列说法正确的是___________(填正确选项的序号)
A.实验2容器内压强比实验1的小
B.由实验2和实验3可判断该反应是放热反应
C.实验1比实验3的平衡常数大
D.实验2使用了比实验1效率更高的催化剂
E.在0→10min内实验2的反应速率υ(O2)=0.015mol/(L·min)
②不能判断反应已达到化学平衡状态的是___________(填正确选项的序号)
A.容器内的气体压强不变                         B.2υ(NO2)=υ(O2)
C.气体的平均相对分子质量保持不变 D.NO2和NO的浓度比保持不变
③已知容器内的起始压强为 P0kPa,在800℃温度下该反应的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。在该温度下达到平衡后,再向容器中加入NO2和NO各2mol,平衡将___________(填“向正反应方向移动”或“向逆反应方向移动”或“不移动”)。
(3)为了减少雾霾中的SO2,工业尾气中SO2可用饱和Na2SO3溶液吸收,该反应的化学方程式为___________;25℃时,若用1mol/L的Na2SO3溶液吸收SO2,当恰好完全反应时,溶液的pH___________7(填“大于”或“小于”或“等于”),溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________(已知:常温下H2SO3的电离常数Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8)。
2019-03-14更新 | 364次组卷
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