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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:120 题号:14795518
我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和。因此,研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
Ⅰ.       
Ⅱ.       
回答下列问题:
(1)已知       ,请计算_______
(2)在恒温恒容的容器中发生上述反应,下列说法正确的有_______。
A.气体平均摩尔质量保持不变,反应体系已达平衡
B.加入催化剂,可提高CO2的平衡转化率
C.平衡后缩小体积增大体系压强,有利于提高CH3OH产率
D.平衡后升高温度,反应Ⅱ的正反应速率增大、逆反应速率减小,平衡正移
(3)研究表明:其他条件相同的情况下,用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性。使用该催化剂,将1molCO2和2.44molH2在1L密闭容器中进行反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率:转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示:


①温度为553K,经10min体系达到平衡,则CO2的平均反应速率为_______
②随着温度的升高,CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低,分析其原因_______
(4)以某甲醇燃料电池为电源,回收普通干电池中锌与MnO2,其工作原理如图所示,质子交换膜左右两侧的溶液均为1L2mol/LH2SO4溶液。

①通入甲醇的电极反应式为_______,a电极和石墨电极的电子流向为_______,(填“a到石墨”或“石墨到a”),当导线中有2mole-发生转移时,I池的左右两侧溶液的质量差为_______g(假设反应物耗尽,忽略气体的溶解)。
②II池中回收锌与MnO2的总反应的离子方程式为_______
③若燃料电池中负极消耗4.8g甲醇,且均完全转化为电能,电解池中回收制得19.5g单质Zn,该装置的电流效率η=_______。(保留2位小数)(η=×100%)

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【推荐1】含碳物质的价值型转化,有利于“减碳”和可持续发展。结合相关信息,回答:
(1)科学家用做催化剂,可将和H2O转化为甲烷。已知有关化学反应的能量变化如图所示,则该转化反应的热化学方程式为___________

(2)用惰性电极电解溶液,可将空气中的转化为甲酸根,然后进一步可制得化工原料甲酸。发生反应的电极反应式为___________,若电解过程中转移1mol电子,阳极生成气体的体积(标准状况)为___________L。
(3)乙苯催化脱氢制取苯乙烯的反应为:(g)+CO2(g) (g)+CO(g)+H2O(g)
其反应历程如下:

①由原料到状态Ⅰ___________(填“放出”或“吸收”)能量。
②一定温度下,向恒容密闭容器中充入2mol乙苯和,起始压强为,平衡时容器内气体总物质的量为5mol,乙苯的转化率为___________,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数___________
③乙苯平衡转化率与的关系如下图所示,解释乙苯平衡转化率随着变化而变化的原因___________
2021-04-24更新 | 309次组卷
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【推荐2】合成氨对人类生存具有重大意义,反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H
(1)科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理,反应步骤与能量的关系如图所示(吸附在催化剂表面的微粒用*标注,省略了反应过程中部分微粒)。



①NH3的电子式是___
②决定反应速率的一步是___(填字母a、b、c、…)。
③由图象可知合成氨反应的△H____0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)传统合成氨工艺是将N2和H2在高温、高压条件下发生反应。若向容积为1.0L的反应容器中投入5molN2、15molH2,在不同温度下分别达平衡时,混合气中NH3的质量分数随压强变化的曲线如图所示:

①温度T1、T2、T3大小关系是___
②M点的平衡常数K=____(可用分数表示)。
(3)目前科学家利用生物燃料电池原理(电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子),研究室温下合成氨并取得初步成果,示意图如图:

①导线中电子移动方向是____
②固氮酶区域发生反应的离子方程式是___
③相比传统工业合成氨,该方法的优点有___
2020-04-30更新 | 172次组卷
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名校
【推荐3】“十三五”期间中国应对气候变化工作取得显著成效,并向国际社会承诺2030年“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。的回收及综合利用越来越受到国际社会的重视,将转化为高附加值化学品已成为有吸引力的解决方案。
I.合成二甲醚():
(1)合成二甲醚反应:
已知:a.
b.
则合成二甲醚的反应的___________,反应b正反应的活化能___________(填“>”、“<”或“=”)逆反应的活化能。
(2)将通入容积为1L的恒容密闭容器中合成二甲醚,200℃时容器内的物质的量随时间的变化如表所示:
时间/102030405060
0.310.530.400.300.200.20
内,消耗的平均反应速率为___________
②能说明反应已达平衡状态的是___________(填标号)
a. b.混合气体的密度不变          c. d.密闭容器内压强不变             e.混合气体的平均相对分子质量保持不变
(3)在不同温度和不同氢碳比时,合成二甲醚反应的平衡转化率如图1所示,则图中氢碳比由大到小的关系是___________(用a、b、c、d表示)。

(4)在503K时,当以氢碳比为0.9时合成二甲醚(如图2),则化学平衡常数___________(列出表达式)用气体的平衡分压代替物质的量浓度计算压强平衡常数,气体分压=气体总压×各气体的体积分数。

II.合成甲醇():
(5)合成甲醇反应:I.
逆水煤气反应:II.
CO合成甲醇反应:III.
在不同条件下平衡转化率和甲醇的平衡产率如图所示:

①图1中甲醇的平衡产率随温度升高而降低的原因是___________
②由图2可知,不同压强下的平衡转化率在550℃后趋于相等,原因是___________
2021-10-10更新 | 604次组卷
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