组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算
题型:解答题-原理综合题 难度:0.85 引用次数:982 题号:18686099
CO2与氢气在固载金属催化剂上可发生以下反应:
反应i. CO2(g)+H2(g) HCOOH(g) ΔH1
反应ii. CO2(g)+H2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH2>0
反应iii.……
可能的反应机理如下(M为催化剂);

回答下列问题:
(1)反应iii的化学方程式为___________
(2)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在101kPa时,由最稳定单质合成1mol指定产物时所放出的热量):   
物质CO2(g)H2(g)HCOOH(g)
标准摩尔生成焓/kJ·mol-1-393.510-362.3
依据以上信息,ΔH1=___________
(3)在一定压强下,按n(H2):n(CO2)=1:1 投料,发生反应i和反应ii (忽略反应iii), 反应相同时间,CO2的转化率及HCOOH选择性(甲酸选择性=随温度变化曲线如下图所示。

①下列措施能提高CO2平衡转化率的是___________ ( 填标号)。
A.降低温度        B.再充入Ar          C.分离出HCOOH
②673.15K,反应后体系中H2的分压为a MPa,则反应i的压力商计算式Qp=___________ MPa-1
③当温度高于673.15K,随温度升高,反应i与反应ii的反应速率相比,增加更显著的是反应___________ (填“ i”或“ii”),判断的理由是___________
(4)若在Bi或Bi/CeO2催化剂表面还原CO2生成HCOOH, 模拟经历两种中间体的能量变化如图所示。HCOOH的合成更倾向于通过生成___________中间体,且___________ (填 “Bi”或“Bi/CeO2”)的催化活性更优异。

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I.第一步:固态胺吸收与浓缩CO2
(1)在水蒸气存在下固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应),再解吸出CO2的简单方法是____
第二步:CO2的加氢甲烷化
H2还原CO2制CH4的部分反应如下:
i.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H1=+41 kJ∙mol−1
ii.CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) △H2=−246 kJ∙mol−1
(2)反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H=____ kJ∙mol−1
(3)有利于提高甲烷平衡产率的反应条件是____(写一种)。
(4)科学家研究在催化剂表面上CO2与H2的反应,前三步历程如图所示,吸附在催化剂表面上的物种用“•”标注,Ts表示过渡态。下列说法中一定正确的是____(填字母)。
A.前三步的总能量变化为ΔH=−2.1eV
B.该转化反应的速率取决于Ts1的能垒
C.•HOCO转化为•CO和•OH的反应△H<0
D.改用高效催化剂能提高反应物的平衡转化率

第三步:CO2甲烷化生成的H2O电解再生氧气
(5)电解时阳极产生O2的电极反应式为____
II.神舟十三号载人飞船的电源系统共有3种,分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。
(6)飞船在光照区运行时,太阳能电池帆板将太阳能转化为电能,除供给飞船使用外,多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为Cd+2NiOOH+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2,充电时,阳极的电极反应式为____;当飞船运行到地影区时,镉镍蓄电池开始为飞船供电,此时负极附近溶液的碱性____ (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(7)紧急状况下,应急电池会自动启动,工作原理为Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn(OH)2,其负极的电极反应式为____
2022-07-14更新 | 121次组卷
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反应I:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-164.7kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
反应III:2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g) ΔH3=-247.1kJ·mol-1
向恒压、密闭容器中通入1molCO2和4molH2,平衡时体系内CH4、CO、CO2的物质的量(n)与温度(T)的变化关系如图所示。

(1)反应I~III中,属于吸热反应的是____(填反应序号)。
(2)反应I的平衡常数表达式为____
(3)盖斯定律的重要价值是可以利用已知反应的反应热求得未知反应的反应热,利用上述反应计算CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的ΔH=____
(4)结合上述反应,解释图中CO的物质的量随温度的变化的原因:___
(5)在实际生产中为了提高甲烷的产量,选择的反应条件为较低温度和使用合适的催化剂,从反应原理角度说明选择该反应条件的理由:________
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