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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:793 题号:20898507
“碳达峰”“碳中和”是推动我国经济社会高质量发展的内在要求。通过二氧化碳催化加氢合成二甲醚是一种重要的转化方法,其过程如下:
反应I:   
反应II:   
回答下列问题:
(1)反应___________
(2)二氧化碳与氢气合成时,通常控制温度为500℃左右,其可能的原因为___________(填字母)。
A.反应速率快B.平衡的转化率高
C.催化剂活性高D.主反应催化剂选择性好
(3)在1L恒温密闭容器中充入,初始压强为p,20min时反应I、II都达到平衡状态,体系压强为0.8p,测得
①0~20min内___________
②反应II的化学平衡常数___________
③平衡时的选择性=___________。(的选择性)
(4)在密闭容器中通入,在铁系催化剂作用下进行反应,的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。图中,温度大于800℃时,随着压强的增大,的平衡转化率减小,请解释原因:___________

(5)为实现“碳中和”,还可通过电解法用制备,电解装置如图所示。

①铂电极的电极反应式为___________
②当玻碳电极收集到标况下22.4L气体时,阴极区的质量变化为___________

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【推荐1】氯化亚砜(SOCl2)具有很强的氯化能力和脱水能力,在有机合成中具有重要的应用。工业上用硫酸厂尾气中的SO2与SCl2、Cl2为原料合成SOCl2,反应如下:
Ⅰ. SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)   ΔH = −471.7 kJ·mol−1
Ⅱ. SCl2(g)+SO2Cl2(g)2SOCl2(g)   ΔH = −5.6 kJ·mol−1
回答下列问题:
(1)该条件下,由SO2(g)、Cl2(g)和SCl2(g),制备1 mol SOCl2(g)放出的热量为______kJ。
(2)一定条件下,在5 L的恒容密闭容器中通入一定量的SO2、SCl2与Cl2,反应4 min后达到平衡。若初始压强为p0,反应过程中容器内总压强(p)随时间(t)变化如下图所示(平衡时温度与初始温度相同)。

容器内各组分物质的量如下表。
组分SO2Cl2SCl2SO2Cl2SOCl2
起始/mol0.250.250.2500
平衡/mol0.1
①0~1 min容器内压强增大的原因为___________
②反应Ⅰ、Ⅱ达平衡时,SCl2的平衡转化率为________
K为平衡常数,pK=−lg K,该温度下,反应Ⅱ的pK =______(保留两位有效数字,lg2 = 0.30)。
(3)常温下,将SO2通入到NaOH溶液中,充分反应后得到a mol·L−1的NaHSO3溶液,该溶液的pH=5,则溶液中c(_____c(H2SO3)(填“>”“=”或“<”),的电离常数约为_________(用含a的式子表示)。
2020-11-17更新 | 29次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐2】当前,二氧化碳排放量逐年增加,CO2的利用和转化成为研究热点。
I.二氧化碳加氢合成二甲醚反应包括三个相互关联的反应过程:
反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H=-49.01kJ/mol
反应II:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H=-24.52kJ/mol
反应III:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H=+41.17kJ/mol
(1)2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=__kJ/mol。
(2)在压强3.0MPa,=4,不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性如图1所示(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比):

①当温度超过290℃,CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___。除了改变温度外,能提高二甲醚选择性的措施为__(只要求写一种)。
②根据图1中数据计算300℃时,CH3OCH3的平衡产率为___
II.在席夫碱(含“一RC=N一"的有机物)修饰的金纳米催化剂上,CO2直接催化加氢成甲酸的反应历程,如图2所示,其中吸附在佛化剂表面上的物种用※标注。
(3)决速步反应为___(填“吸热反应"或“放热反应")。
(4)席夫碱的作用是吸附和活化CO2,当CO2浓度超过某数化后,继续增大CO2的浓度,反应速率基本保持不变的原因是___
III.我国科学家研制成功一种以Al箔为负极、含Al3+的离子液体为电解质、Pd包覆纳米多孔金为正极的Al—CO2充电电池,其总反应式为4Al+9CO22Al2(CO3)3+3C。
(5)电池放电时,正极反应式为___
(6)不用水溶液做电解质的主要原因是___
2021-05-13更新 | 314次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐3】氢燃料电池汽车是未来汽车发展的重要方向之一。二甲醚重整制氢技术是一种理想制氢方案。
(1)1 mol二甲醚CH3OCH3(g)与水蒸气发生可逆反应,生成CO2(g)和H2(g)的化学方程式为_______
(2)根据下列两个热化学方程式,计算上述反应的反应热H=_______kJ·mol-1
反应I:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g) H1=+37 kJ·mol-1
反应II:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) H2=+49 kJ·mol-1
若升高温度,会造成反应速率_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)在一个恒压(起始体积为3 L)的密闭容器中充入2 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g),仅研究反应II。CH3OH的平衡含量随温度、压强的变化如图所示。

①判断图中物理量L1_______L2(填“>”、“<”);
②A点平衡常数KA的计算表达式为_______,B、C两点平衡常数KB_______KC(填“>”、“<”或“=”)。
(4)二甲醚与水蒸气按体积比为1:3.5,且以一定流速通过催化剂,发生反应I,记录相关数据,得图:

由图可知,280℃时二甲醚转化率随时间迅速衰减,可能的原因是_______。为了有利于氢气的生成,可采取_______合理措施(写一条)。
(5)我国科学家开发了一种运用质子交换膜的电解甲醇制氢装置(见图),甲醇的电解电压相对于水可降低近2/3,降低了制氢的能耗。写出阳极反应式_______
2021-04-08更新 | 246次组卷
共计 平均难度:一般