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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:460 题号:15343555
二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为
I.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H1
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=+41.4kJ/mol
Ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H3=-90.5kJ/mol
则△H1=__________
(2)科学家研究发现,上述反应历程包含7步基元反应,在铜催化剂表面发生反应时,各基元反应在不同铜原子晶面Cu(100)、Cu(110)、Cu(111)反应的能量变化如下表所示。(*指微粒吸附在催化剂表面。)
基元反应

H/eV

Cu(100)Cu(110)Cu(111)
CO2+H*COOH*0.520.340.79
COOH*CO*+OH*-0.26-0.33-0.11
OH*+H*H2O-0.100.10-0.34
CO*+H*HCO*0.550.500.66
HCO*+H*CH2O-0.53-0.27-0.69
CH2O+H*CH3O*-1.02-1.10-0.78
CH3O*+H*CH3OH-0.24-0.10-0.41
根据上表数据,在Cu(111)晶面的反应历程中,决定反应速率的基元反应是__________,该制甲醇的反应历程更容易在__________晶面发生。
(3)在p=4.00MPa、原料气n(H2):n(CO2)=3.4、铜催化剂的反应条件下,温度对CO2转化率、甲醇产率、甲醇选择性的影响如下图所示。

①CO2的转化率随温度升高而增大的原因可能是__________
②CH3OH的选择性随温度升高而减小的原因可能是__________
③计算240℃时反应Ⅱ的压强平衡常数__________ (列出计算式即可)。
(4)除调控合适的温度外,使CH3OH的选择性增大的方法有__________

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【推荐1】氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法I:氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据如下表所示:
化学键NNH-HN-H
键能E/(kJ·mol-1)945.8436.0390.8
一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题:
(1)反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)       ΔH=_______kJ·mol-1;已知该反应的ΔS=198.9J·mol-1·K-1,则在_______(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应的自发进行。
(2)向容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的NH3,下列叙述能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.容器内压强保持不变
B.NH3(g)与N2(B)的物质的量之比为2:1
C.气体的密度保持不变
D.气体的平均相对分子质量保持不变
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂条件下,将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

①若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,用N2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(N2)_______mol·L-1·min-1(用含t1的代数式表示)。
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是_______(用图中a、b、c、d表示),理由是_______
③在该温度下,用分压表示的该反应的平衡常数Kp=_______。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数)。
方法II:氨电解法制氢气
利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。

(4)该装置中主要能量转化形式有_______
(5)阳极的电极反应式为_______
2022-09-06更新 | 274次组卷
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【推荐2】Ⅰ.(1)研究钢铁的防腐蚀措施意义重大。利用如图所示装置可以模拟铁的电化学防护,其中Y为NaCl。

为减缓铁的腐蚀:
①若X为碳棒,开关K应置于____(填字母)处,此时X极发生的电极反应式为__________________
②若X为锌,开关K置于M处,则此时铁极发生的电极反应式为__________________
(2)在城市中地下常埋有纵横交错的管道和输电线路,地上还铺有铁轨,当有电流泄漏入潮湿的土壤中,并与金属管道形成回路时,就会引起后者的腐蚀。为表示其原理,某班级的学生绘制了下列装置图(假设电极材料均为铁,电解质溶液均为NaCl溶液)。


你认为其中能合理模拟金属管道的腐蚀原理的是______;c(Ⅱ)的总反应方程式是_______;若图d 中接通电源,则平放的铁丝左侧附近产生的现象是________;请你为防止地下金属管道腐蚀提供一种策略_______________
Ⅱ.1 L某溶液中含有的离子如下表:
离子Cu2+Al3+Cl-
物质的量浓度/(mol/L)214x
用惰性电极电解该溶液。当电路中有5 mol 电子通过时,溶液的pH=____(忽略电解时溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)。
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【推荐3】碳和氮的化合物在生产生活中广泛存在。回答下列问题:
(1)三氯化氮(NCl3)是一种黄色、油状、具有刺激性气味的挥发性有毒液体,各原子均满足8电子稳定结构。其电子式是__________________。氯碱工业生产时,由于食盐水中通常含有少量NH4Cl,而在阳极区与生成的氯气反应产生少量NCl3,该反应的化学方程式为_____________
(2)一定条件下,不同物质的量的CO2与不同体积的1.0mol/LNaOH溶液充分反应放出的热量如下表所示:
反应序号n (CO2)/mol       V (NaOH) /L放出的热量/kJ
10.50.75a
21.02.00b

该条件CO2与NaOH 溶液反应生成NaHCO3的热化学反应方程式为______________________
(3)利用CO可以将NO转化为无害的N2,其反应为: 2NO(g) +2CO(g) N2(g) +2CO2(g),向容积均为1L的甲、乙两个恒温(温度分别为300℃、T℃)容器中分别加入2.00molNO和2.00molCO,测得各容器中n(CO)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t/min04080120160
N(CO)/mol2.001.501.100.800.80
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①甲容器中,0~40min 内用NO的浓度变化表示的反应速率v(NO)=_____________
②该反应的△H____0(填“>”或“<”)。
③甲容器反应达到平衡后,若容器内各物质的量均增加1倍,则平衡______(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(4)常温下, 在(NH4)2C2O4溶液中,反应NH4++C2O42-+H2ONH3·H2O+HC2O4-的平衡常数K=________________________。(已知常温下,NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2C2O4的电离平衡常数Ka1=5×10-2,Ka2=5×10-5)
(5)在酸性电解质溶液中,以惰性材料作电极,将CO2转化为丙烯的原理如下图所示
①太阳能电池的负极是__________(填“a”或“b”)
②生成丙烯的电极反应式是_____________________________
2018-03-29更新 | 434次组卷
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