资源化利用CO2,不仅可以减少温室气体的排放,还可以获得燃料或重要的化工产品。回答下列问题。
(1)理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示:计算可得HCN(g)HNC(g) ΔH=_______ kJ/mol。HCN与HNC稳定性较强的是_______ 。
(2)聚合离子液体是目前广泛研究的CO2吸附剂。结合下图 分析聚合离子液体吸附CO2的有利条件是_______ 。
(3)生产尿素:
工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2],该反应分为二步进行:
第一步:2NH3(g)+CO2(g)⇌ H2NCOONH4(s) △H = - 159.5 kJ·mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.5 kJ·mol-1
①写出上述合成尿素的热化学方程式_______ 。
②某实验小组模拟工业上合成尿素,在一定体积的密闭容器中投入4mol NH3和1mol CO2,实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如下图所示:
已知总反应的快慢由慢的一步反应决定,则合成尿素总反应的快慢由第_______ 步反应决定,总反应进行到_______ min时到达平衡。
(4)合成乙酸:
中国科学家首次以CH3OH、CO2和H2为原料高效合 成乙酸,其反应路径如下图所示:
①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取,用稀硫酸作电解质溶液,写出生成CH3OH的电极反应式_______ 。
②根据图示 ,写出总反应的化学方程式_______ 。
(1)理论研究表明,在101 kPa和298 K下,HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示:计算可得HCN(g)HNC(g) ΔH=
(2)聚合离子液体是目前广泛研究的CO2吸附剂。
(3)生产尿素:
工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2],该反应分为二步进行:
第一步:2NH3(g)+CO2(g)⇌ H2NCOONH4(s) △H = - 159.5 kJ·mol-1
第二步:H2NCOONH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+ H2O(g) △H = +116.5 kJ·mol-1
①写出上述合成尿素的热化学方程式
②某实验小组模拟工业上合成尿素,在一定体积的密闭容器中投入4mol NH3和1mol CO2,实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如下图所示:
已知总反应的快慢由慢的一步反应决定,则合成尿素总反应的快慢由第
(4)合成乙酸:
中国科学家首次以CH3OH、CO2和H2为原料高效合 成乙酸,其反应路径如下图所示:
①原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取,用稀硫酸作电解质溶液,写出生成CH3OH的电极反应式
②
更新时间:2023-02-23 20:11:16
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【推荐1】CO2的资源化利用能有效减少CO2排放缓解能源危机。用CO2、H2为原料合成甲醇(CH3OH)过程主要涉及以下反应:
a)CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1
b)CO2g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mol
c)CO(g)+H2(g)⇌CH3OH(g) △H3=-45.1kJ/mol
(1)根据盖斯定律,反应a的△H1=___________ 。
(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了CO2与H2在TiO2/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程,如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。反应历程中最小能垒(活化能)E正___________ eV。写出历程②的化学方程式___________ 。
(3)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有___________。
(4)加压,甲醇产率将___________ ;若原料二氧化碳中掺混一氧化碳,随一氧化碳含量的增加,甲醇产率将___________ 。(填“升高”、“不变”、“降低”或“无法确定”)。
(5)使用新型催化剂,让1molCO2和3molH2在1L密闭容器中只发生反应a、b,CO2平衡转化率和甲醇选择率(甲醇选择率是指转化生成甲醇的CO2物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示。
553K时,若反应后体系的总压为p,反应a的Kp=___________ (列出计算式)。(Kp为压强平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中用气体分压代替浓度,气体的分压等于总压乘以物质的量分数),由上图可知,适宜的反应温度为___________ 。
a)CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1
b)CO2g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mol
c)CO(g)+H2(g)⇌CH3OH(g) △H3=-45.1kJ/mol
(1)根据盖斯定律,反应a的△H1=
(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了CO2与H2在TiO2/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程,如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。反应历程中最小能垒(活化能)E正
(3)上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有___________。
A.升高温度,反应b正向移动,反应c逆向移动 |
B.加入反应a的催化剂,可以降低反应的活化能及反应热 |
C.增大H2的浓度,有利于提高CO2的平衡转化率 |
D.及时分离除CH3OH,可以使得反应a的正反应速率增大 |
(5)使用新型催化剂,让1molCO2和3molH2在1L密闭容器中只发生反应a、b,CO2平衡转化率和甲醇选择率(甲醇选择率是指转化生成甲醇的CO2物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示。
553K时,若反应后体系的总压为p,反应a的Kp=
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解题方法
【推荐2】汽车尾气净化中的一个反应如下:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g),请回答下列问题:
(1)已知:N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol−1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol−1
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol−1
则2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)的ΔH=____________ kJ·mol−1。
(2)一定温度下,向容积为1L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t1时刻达到平衡状态,此时n(CO)=0.1mol,n(NO)=0.2mol,n(N2)=a mol,且平衡时混合气体压强为初始气体压强的0.8。
①则该反应的平衡常数K=____________ 。若保持温度及容器容积不变,平衡后在此基础上再向容器中充入2a mol的N2、0.2mol的NO,平衡将____________ (填“向左”“向右”或“不”)移动。
②下列各种情况,可说明该反应已经达到平衡状态的是____________ (填字母)。
A.v(CO2)生成=v(CO)消耗
B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.NO、CO、N2、CO2的浓度均不再变化
E.单位时间内生成2n mol碳氧双键的同时消耗n mol N≡N
③在t2时刻,改变某一外界条件,正反应速率的变化曲线如图所示:可能改变的条件是____________ 、_________ 。
(3)有人提出可以用如图所示的电解原理的方法消除汽车尾气,写出阳极发生的电极反应式:________________________________________ 。
(4)如果要净化汽车尾气同时提高该反应的速率和NO的转化率,采用的措施是__________ 。
A.降低温度
B.增大压强同时加催化剂
C.升高温度同时充入N2
D.及时将CO2和N2从反应体系中移走
(1)已知:N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.5kJ·mol−1
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol−1
2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol−1
则2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)的ΔH=
(2)一定温度下,向容积为1L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t1时刻达到平衡状态,此时n(CO)=0.1mol,n(NO)=0.2mol,n(N2)=a mol,且平衡时混合气体压强为初始气体压强的0.8。
①则该反应的平衡常数K=
②下列各种情况,可说明该反应已经达到平衡状态的是
A.v(CO2)生成=v(CO)消耗
B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
D.NO、CO、N2、CO2的浓度均不再变化
E.单位时间内生成2n mol碳氧双键的同时消耗n mol N≡N
③在t2时刻,改变某一外界条件,正反应速率的变化曲线如图所示:可能改变的条件是
(3)有人提出可以用如图所示的电解原理的方法消除汽车尾气,写出阳极发生的电极反应式:
(4)如果要净化汽车尾气同时提高该反应的速率和NO的转化率,采用的措施是
A.降低温度
B.增大压强同时加催化剂
C.升高温度同时充入N2
D.及时将CO2和N2从反应体系中移走
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【推荐3】砷及其化合物在半导体、农药制造等方面用途非常广泛。回答下列问题:
(1)ASH3的电子式为___ ;AsH3通入AgNO3溶液中可生成Ag, As2 O3和HNO3,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___ 。
(2)改变O. 1 mol · L-1三元弱酸H3 AsO4溶液的pH,溶液中的H3 AsO4、H2 AsO4-、HAsO42-以及AsO43-的物质的量分布分数随pH的变化如图所示:
①1gKal ( H3 AsO4)=___ ;用甲基橙作指示剂,用NaOH溶液滴定H3 ASO4发生的主要反应的离子方程式为___
②反应H2 AsO4-+AsO43-=2HAsO42-的lgK=_____
(3)焦炭真空冶炼砷的其中两个热化学反应如下:
As2O3(g)+3C(s)=2As(g)+3CO(g) H1=akJ/mol
As2O3(g)+3C(s)=1/2As4(g)+3CO(g) H2=bkJ/mol
则反应4As(g)=As4(g) H=_______ kJ/mol(用含a、b的代数式表示)。
(4)反应2As2S3(s)=4AsS(g)+S2(g)达平衡时气体总压的对数值lg(p/kPa)与温度的关系如图所示:
①对应温度下,B点的反应速率v(正)___ v(逆)(填“>’,’’<”或“一”)。
②A点处,AsS(g)的分压为___ kPa,该反应的Kp=___ kPa5 (Kp为以分压表示的平衡常数)。
(1)ASH3的电子式为
(2)改变O. 1 mol · L-1三元弱酸H3 AsO4溶液的pH,溶液中的H3 AsO4、H2 AsO4-、HAsO42-以及AsO43-的物质的量分布分数随pH的变化如图所示:
①1gKal ( H3 AsO4)=
②反应H2 AsO4-+AsO43-=2HAsO42-的lgK=
(3)焦炭真空冶炼砷的其中两个热化学反应如下:
As2O3(g)+3C(s)=2As(g)+3CO(g) H1=akJ/mol
As2O3(g)+3C(s)=1/2As4(g)+3CO(g) H2=bkJ/mol
则反应4As(g)=As4(g) H=
(4)反应2As2S3(s)=4AsS(g)+S2(g)达平衡时气体总压的对数值lg(p/kPa)与温度的关系如图所示:
①对应温度下,B点的反应速率v(正)
②A点处,AsS(g)的分压为
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐1】合成氨对人类生存具有重大意义,反应为:N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH
(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下图所示(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):
①步骤c的化学方程式为________ 。
②由图像可知合成氨反应的ΔH________ 0(填“>”、“<”或“=”)。
③下列关于合成氨的说法不正确 的是________ (填字母)。
A.因为ΔS<0,所以该反应一定不能自发进行
B.步骤d、e、f中均有N-H键的生成
C.使用该催化剂可提高NH3的产量,降低反应的ΔH
D.加压不仅可加快反应速率,还有利于提高NH3的产量
(2)恒温下,往一个4 L的密闭容器中充入5.2 mol H2和2 mol N2,反应过程中对NH3的物质的量进行检测,得到的数据如下表所示:
①计算此条件下该反应的化学平衡常数K=________ 。
②若维持容器容积不变,温度不变,往原平衡体系中加入H2、N2和NH3各4 mol,化学平衡将向___________ 反应方向移动(填“正”或“逆”)。
(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下图所示(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):
①步骤c的化学方程式为
②由图像可知合成氨反应的ΔH
③下列关于合成氨的说法
A.因为ΔS<0,所以该反应一定不能自发进行
B.步骤d、e、f中均有N-H键的生成
C.使用该催化剂可提高NH3的产量,降低反应的ΔH
D.加压不仅可加快反应速率,还有利于提高NH3的产量
(2)恒温下,往一个4 L的密闭容器中充入5.2 mol H2和2 mol N2,反应过程中对NH3的物质的量进行检测,得到的数据如下表所示:
时间/min | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
n(NH3)/(mol) | 0.32 | 0.56 | 0.72 | 0.80 | 0.80 | 0.80 |
②若维持容器容积不变,温度不变,往原平衡体系中加入H2、N2和NH3各4 mol,化学平衡将向
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解答题-实验探究题
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【推荐2】草酸(H2C2O4)是一种重要的化学试剂。下面是利用草酸探究外界条件对反应速率影响的实验。
(1)该反应是溶液之间发生的不可逆反应,改变压强对其反应速率的影响是____ (填序号)。
A.可能明显加快
B.可能明显减慢
C.几乎无影响,可以忽略
(2)用酸性KMnO4和H2C2O4反应研究影响反应速率的因素。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如图1(KMnO4溶液已酸化):
①该反应的离子方程式____ 。
②该实验探究的是____ 因素对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是____ (用实验序号填空)。
(3)若实验①在2min末收集了4.48mLCO2(标准状况下),则在2min末c(MnO)=____ mol/L(假设混合液体积为50mL)。
(4)小组同学发现反应速率总是如图2,其中t1~t2时间内速率变快的主要原因可能是:①____ ;②____ 。
(1)该反应是溶液之间发生的不可逆反应,改变压强对其反应速率的影响是
A.可能明显加快
B.可能明显减慢
C.几乎无影响,可以忽略
(2)用酸性KMnO4和H2C2O4反应研究影响反应速率的因素。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如图1(KMnO4溶液已酸化):
实验序号 | A溶液 | B溶液 |
① | 20mL0.1mol•L-1H2C2O4溶液 | 30mL0.01mol•L-1KMnO4溶液 |
② | 20mL0.2mol•L-1H2C2O4溶液 | 30mL0.01mol•L-1KMnO4溶液 |
②该实验探究的是
(3)若实验①在2min末收集了4.48mLCO2(标准状况下),则在2min末c(MnO)=
(4)小组同学发现反应速率总是如图2,其中t1~t2时间内速率变快的主要原因可能是:①
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解答题-实验探究题
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解题方法
【推荐3】学习小组在实验室中利用下图所示装置制备SO2并进行相关性质的探究。回答下列问题:
(1)仪器Q的名称为_______ ;装置b的作用是_______ 。
(2)装置a中反应的化学方程式为_______ 。
(3)装置e中出现_______ (填现象)可证明SO2具有还原性。
(4)实验开始后,发现装置d中的溶液迅速变黄,继续通入SO2,装置d中出现乳黄色浑浊。该小组同学查阅资料得知,存在可逆反应:SO2+4I-+4H+⇌S↓+2I2+2H2O。
探究I:探究浓度对上述可逆反应的影响
有同学认为除SO2的浓度外,其他离子的浓度对该可逆反应也有影响。完成实验设计进行验证
(SO2体积已折算为标准状况下体积)。
限选试剂:0.1mol·L1KI溶液、1.0mol·L1KI溶液、2.0mol·L1KI溶液、蒸馏水、浓硝酸、浓盐酸
探究II:探究SO2在KI溶液体系中的反应产物
有同学提出上述可逆反应生成的I2可与SO2发生反应:SO2+I2+2H2O=+2I-+4H+。为进一步探究体系中的产物,完成下列实验方案。
⑧综上可知,SO2在KI溶液中发生了歧化反应,其反应的离子方程式为_______ 。
(1)仪器Q的名称为
(2)装置a中反应的化学方程式为
(3)装置e中出现
(4)实验开始后,发现装置d中的溶液迅速变黄,继续通入SO2,装置d中出现乳黄色浑浊。该小组同学查阅资料得知,存在可逆反应:SO2+4I-+4H+⇌S↓+2I2+2H2O。
探究I:探究浓度对上述可逆反应的影响
有同学认为除SO2的浓度外,其他离子的浓度对该可逆反应也有影响。完成实验设计进行验证
(SO2体积已折算为标准状况下体积)。
限选试剂:0.1mol·L1KI溶液、1.0mol·L1KI溶液、2.0mol·L1KI溶液、蒸馏水、浓硝酸、浓盐酸
影响因素 | 编号 | 操作 | 现象 |
c(I-) | i | 取50mL① | 溶液变为浅黄色 |
ii | 取50mL1.0mol·L1KI溶液于锥形瓶中,向其中通入20mLSO2 | 溶液迅速变黄 | |
c(H+) | iii | 取50mL1.0mol·L1KI溶液和5mL② | 溶液迅速变黄 |
iv | 取50mL1.0mol·L1KI溶液和5mL③ | 溶液迅速变黄,且出现乳黄色浑浊 |
有同学提出上述可逆反应生成的I2可与SO2发生反应:SO2+I2+2H2O=+2I-+4H+。为进一步探究体系中的产物,完成下列实验方案。
方案 | 操作 | 预期现象 | 结论 |
i | 取适量装置d中浊液,向其中滴加几滴 ④ | 无明显变化 | 浊液中无I2 |
ii | 将装置d中浊液进行分离 | 得淡黄色固体和澄清溶液 | |
取适量分离后的澄清溶液于试管中, ⑤ | ⑥ | ⑦ |
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐1】污染物的有效去除和资源的充分利用是化学造福人类的重要研究课题。某研究小组利用软锰矿(要成分为MnO2,另含有少量铁、铝、铜、镍等金属化合物)作脱硫剂,通过如下简化流程既脱除燃煤尾气中的SO2,又制得电池材料MnO2(反应条件已省略)。
请回答下列问题:
(1)下列各组试剂中,能用来检验步骤1燃煤尾气中SO2已除尽的是_____ (填编号)
a.品红溶液 b.碘水和淀粉的混合溶液 c.NaOH溶液 d.稀硫酸酸化的KMnO4溶液 e.氯化钡溶液
(2)步骤II中所加碳酸盐最好为_______ (填化学式),除去溶液中的Al3+和Fe3+的原理是_______________ 。
(3)已知Ksp(CuS)=8.4×10-36,Ksp(NiS)=1.4×10-24。在步骤III除铜镍的过程中,当Ni2+恰好完全沉淀[此时溶液中c(Ni2+)=1.0×10-5 mol·L-1 ],溶液中Cu2+的浓度为___________________ 。
(4)步骤IV中发生反应的离子方程式为___________________________________ 。
(4)工业上采用电解K2MnO4水溶液的方法来生产KMnO4,其中情性电极作阳极,铁作阴极,请写出阳极的电极反应式_______________________ 。
请回答下列问题:
(1)下列各组试剂中,能用来检验步骤1燃煤尾气中SO2已除尽的是
a.品红溶液 b.碘水和淀粉的混合溶液 c.NaOH溶液 d.稀硫酸酸化的KMnO4溶液 e.氯化钡溶液
(2)步骤II中所加碳酸盐最好为
(3)已知Ksp(CuS)=8.4×10-36,Ksp(NiS)=1.4×10-24。在步骤III除铜镍的过程中,当Ni2+恰好完全沉淀[此时溶液中c(Ni2+)=1.0×10-5 mol·L-1 ],溶液中Cu2+的浓度为
(4)步骤IV中发生反应的离子方程式为
(4)工业上采用电解K2MnO4水溶液的方法来生产KMnO4,其中情性电极作阳极,铁作阴极,请写出阳极的电极反应式
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解题方法
【推荐2】CO和H2可作为能源和化工原料,应用十分广泛。工业上可利用CO或CO2与H2反应来制备甲醇。
反应①:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=-90.8kJ·mol-1
反应②:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H=+41.2kJ·mol-1
(1)写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式______________ 。
(2)已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如表所示:
升高温度,该平衡的移动方向是______________ (填“正向”或“逆向”)。500℃时,CO和H2O的起始浓度均为0.020mol·L-1,该条件下CO的平衡浓度为:______________ mol·L-1。
(3)一定条件下,可以由CO2(g)和H2(g)合成CH4(g),同时还生成H2O(g)。向恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,10min达到平衡时部分物质的量浓度如图所示,该温度下的的平衡常数等于_______________ 。
(4)若在20min时减小压强,并在30min时达到平衡状态,请在图2中画出H2的物质的量浓度随时间变化的图象__________________ 。
(5)工业上电解Na2CO3溶液可以生成NaHCO3和NaOH两种工业重要原料,装置如图所示。请写出阳极的电极反应式______________________ 。
反应①:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=-90.8kJ·mol-1
反应②:H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H=+41.2kJ·mol-1
(1)写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式
(2)已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如表所示:
温度/℃ | 400 | 500 | 800 |
平衡常数K | 9.94 | 9 | 1 |
(3)一定条件下,可以由CO2(g)和H2(g)合成CH4(g),同时还生成H2O(g)。向恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,在300℃时发生上述反应,10min达到平衡时部分物质的量浓度如图所示,该温度下的的平衡常数等于
(4)若在20min时减小压强,并在30min时达到平衡状态,请在图2中画出H2的物质的量浓度随时间变化的图象
(5)工业上电解Na2CO3溶液可以生成NaHCO3和NaOH两种工业重要原料,装置如图所示。请写出阳极的电极反应式
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解题方法
【推荐3】甲醇是一种重要的有机化工原料,CO2与H2在催化剂CZZA(普通铜基催化剂)作用下合成甲醇,相关反应如下:
反应ⅠCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1 = -49.2kJ·mol-1
反应ⅡCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2
已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O(g)=H2O(l)ΔH3 = -44.0kJ·mol-1
请回答:
(1)反应Ⅱ的ΔH2 =___________________ kJ·mol-1。
(2)研究表明:在其他条件相同的情况下,将催化剂CZZA换成新型催化剂(CZZA/rGO),可以显著提高甲醇的选择性,试用过渡态理论解释其原因:___________________ 。
(3)以CZZA/rGO为催化剂,在一定条件下,将物质的量之比为1:3(总量为a mol)的CO2与H2通入恒容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下图所示:
①在553K时,反应体系内甲醇的物质的量为___________________ mol。
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,请分析其原因:__________________ 。
(4)将CO2与H2按物质的量之比为1:3通入恒温恒容密闭容器中,控制条件,使其仅仅按反应Ⅰ进行,得到甲醇的体积分数与时间的关系如上图2所示。保持其它条件不变,t1时再向容器中加入一定量物质的量之比为1:3的CO2与H2混合气,t2时再次达到平衡,请在下图中画出t1~t3时间内甲醇体积分数随时间的变化曲线。__________________
(5)在催化剂作用下,以NaOH溶液为电解液,将甲烷气体通入石墨复合电极,电解产生甲醇。写出阳极反应的电极反应式___________________ 。
反应ⅠCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1 = -49.2kJ·mol-1
反应ⅡCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2
已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O(g)=H2O(l)ΔH3 = -44.0kJ·mol-1
请回答:
(1)反应Ⅱ的ΔH2 =
(2)研究表明:在其他条件相同的情况下,将催化剂CZZA换成新型催化剂(CZZA/rGO),可以显著提高甲醇的选择性,试用过渡态理论解释其原因:
(3)以CZZA/rGO为催化剂,在一定条件下,将物质的量之比为1:3(总量为a mol)的CO2与H2通入恒容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下图所示:
①在553K时,反应体系内甲醇的物质的量为
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,请分析其原因:
(4)将CO2与H2按物质的量之比为1:3通入恒温恒容密闭容器中,控制条件,使其仅仅按反应Ⅰ进行,得到甲醇的体积分数与时间的关系如上图2所示。保持其它条件不变,t1时再向容器中加入一定量物质的量之比为1:3的CO2与H2混合气,t2时再次达到平衡,请在下图中画出t1~t3时间内甲醇体积分数随时间的变化曲线。
(5)在催化剂作用下,以NaOH溶液为电解液,将甲烷气体通入石墨复合电极,电解产生甲醇。写出阳极反应的电极反应式
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