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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:145 题号:20312451
CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径。其中CO2转换为CH3OH被认为是最可能利用的路径,该路径涉及反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
请回答下列问题:
(1)若已知H2和CO的燃烧热,计算反应Ⅱ的H2,还需要的一个数据为_______
(2)在催化剂条件下,反应I的反应机理和相对能量变化如图(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注,TS为过渡态)。

完善该反应机理中相关的化学反应方程式: _______;以TS2为过渡态的反应,其正反应活化能为_______eV。
(3)在恒温恒压下,CO2和H2按体积比1:3分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应,测得相关数据如表。
已知:①分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能;
②CH3OH的选择性
1.8MPa 260℃
CO2平衡转化率甲醇的选择性达到平衡时间(s)
普通反应器(A)25.0%80.0%10.0
分子筛膜催化反应器(B)a>25.0%100.0%8.0
①在普通反应器(A)中,下列不能作为反应(反应I和反应Ⅱ)达到平衡状态的判据是_______(填标号)。
A.气体的密度不再变化             B.气体的压强不再改变
C.v(CO2)=3v(H2) D.各物质浓度比不再改变
②平衡状态下,反应器(A)中,甲醇的选择性随温度升高而降低,可能的原因是_______
③在反应器(B)中,CO2的平衡转化率明显高于反应器(A),可能的原因是_______
④若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol,反应Ⅱ的化学平衡常数Kp(Ⅱ)=_______(用最简的分数表示)。
(4)近年来,有研究人员用CO2通过电催化生成HCOOH,实现CO2的回收利用,其工作原理如图所示。请写出Cu电极上的电极反应式:_______

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【推荐1】氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。
(1)已知:900 K时,4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g),反应自发。
①该反应是放热还是吸热,判断并说明理由___________________________
②900 K时,体积比为4∶1的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应,HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(p)变化曲线如图。保持其他条件不变,升温到T K(假定反应历程不变),请画出压强在1.5×105~4.5×105Pa范围内,HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(p)变化曲线示意图。_____________________

(2)已知:Cl2(g)+2NaOH(aq)===NaCl(aq)+NaClO(aq)+H2O(l)  ΔHl=-102 kJ·mol-1
3Cl2(g)+6NaOH(aq)===5NaCl(aq)+NaClO3(aq)+3H2O(l) ΔH2=-422 kJ·mol-1
①写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式:________________________________
②用过量的冷NaOH溶液吸收氯气,制得NaClO溶液(不含NaClO3),此时ClO的浓度为c0 mol·L-1;加热时NaClO转化为NaClO3,测得t时刻溶液中ClO浓度为ct mol·L-1,写出该时刻溶液中Cl浓度的表达式:c(Cl)=________________(用c0、ct表示)mol·L-1
③有研究表明,生成NaClO3的反应分两步进行:
Ⅰ.2ClO===ClO+ Cl
Ⅱ.ClO+ClO===ClO+Cl
常温下,反应Ⅱ能快速进行,但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3,试用碰撞理论解释其原因:______________________________________________________
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(1)一定条件下,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,热化学方程式和平衡常数如下:
序号热化学方程式平衡常数

___________(用表示)。
(2)25°C时,向体积为2L且带气压计的恒容密闭容器中通入0.08molNO和0.04mol,发生反应:
①下列描述能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填序号)。
A.
B.容器内混合气体的密度保持不变
C.容器内气体压强保持不变
D.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
②若反应起始和平衡时温度相同,测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图Ⅰ曲线a所示,则___________0(填“>”、“<”或“不确定”);若其他条件相同,仅改变某一条件时,测得其压强(p)随时间(t)的变化如图Ⅰ曲线b所示,则改变的条件是___________

③试求算m值为___________。在图Ⅱ中描绘上述反应平衡常数的对数值()与温度的变化关系趋势图线(m为起点)_____

④此时,NO的转化率为___________
(3)利用亚硝酰氯与适量NaOH溶液反应后的其中含氮产物X,再与NaOH等溶液一起,可以使铁表面氧化形成致密氧化膜(先分别生成,再生成铁的氧化物),试写出最后生成氧化膜的离子反应方程式:___________
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Ⅰ.   
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回答下列问题:
(1)反应Ⅲ的反应热________,该反应在________(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行;
(2)向某密闭容器中投入等物质的量的,发生上述反应.其中的平衡转化率随温度或压强变化如图.L,X可分别代表压强或温度;

X代表的物理量是________,原因为________
②若在恒温恒容密闭容器中发生上述反应,下列条件能说明上述反应均达到平衡状态的是________(填字母);
A. 的物质的量之比不再发生变化时
B. 的物质的量之比不再发生变化时
C. 混合气体密度不再发生变化时
D. 容器内压强不再发生变化时
(3)下,向起始压强为的恒容密闭容器中通入等物质的量的混合气体,发生上述反应,时达到平衡状态,测得此时体系总压强为
①平衡时________
的平均生成速率为________
下反应Ⅲ的压力平衡常数________
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