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 > 盖斯定律及其有关计算 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:120 题号:21446432
当今世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点,中国承诺2030年前,二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后逐步降低。2060年前实现“碳中和”,体现了中国对解决气候问题的大国担当。因此,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点,其中研发二氧化碳的利用技术,将二氧化碳转化为能源是缓解环境和解决能源问题的方案之一、
Ⅰ.二氧化碳在一定条件下转化为甲烷,其反应过程如下图所示。

已知:CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔHl=-205kJ∙mol-1
反应Ⅱ:CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2O(g) ΔH2=-246kJ∙mol-1
(1)则反应Ⅰ的热化学方程式为___________
(2)一定条件下,向2L恒容密闭容器中加入1molCO2和5molH2,只发生上述反应Ⅰ和反应Ⅱ;10min后容器内总压强(P)不再变化,容器中CH4为0.6mol,CO2为0.2mol,H2O为1.4mol,10min内H2的平均反应速率___________,CH4的体积分数=___________
Ⅱ.在催化剂作用下CO2加氢还可制得甲醇。
(3)能说明反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=+50kJ∙mol-1已达平衡状态的是___________(填字母)。
A.单位时间内生成1molCH3OH(g)的同时消耗了3molH2(g)
B.在恒温恒容的容器中,混合气体的密度保持不变
C.在绝热恒容的容器中,反应的平衡常数不再变化
D.在恒温恒压的容器中,气体的平均摩尔质量不再变化

Ⅲ.催化重整制备CH3OCH3的过程中存在反应:
①2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH<0;
②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH>0。
(4)向密闭容器中以物质的量之比为1∶3充入CO2与H2,实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。P1、P2、P3由大到小的顺序为___________;T2℃时主要发生反应________(填“①”或“②”)。

(5)科学家研发出一种新系统,通过“溶解”水中的二氧化碳,以触发电化学反应,有效减少碳的排放,其工作原理如图所示。系统工作时,a极为________极,b极区的电极反应式为___________

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解题方法
【推荐1】(1)肼(N2H4)常用于火箭或原电池的燃料。已知:
①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)     H=+67.7kJ/mol
②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)     H=-534kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)   H=-44kJ/mol
计算反应2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)   H=___________kJ/mol
(2)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,氧气不足时它们燃烧生成一氧化碳,充分燃烧时生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。

①由图可知稳定性金刚石___________石墨(填“大于”或“小于”)
②写出石墨和二氧化碳反应生成一氧化碳的热化学方程式___________
(3)高铁酸钾(K2FeO4)不仅是一种理想的水处理剂,而且高铁电池的研制也在进行中。如图1所示是高铁电池的模拟实验装置。

①该电池放电时正极的电极反应式为___________
②盐桥中盛有饱和KCl溶液,此盐桥中氯离子向___________(填“左”或“右”)移动;若用阳离子交换膜代替盐桥,则钾离子向___________(填“左”或“右”)移动。
③图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线,由此可得出高铁电池的优点有___________
2021-06-14更新 | 103次组卷
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【推荐2】全球碳计划组织(GCP.The Global Carbon Proiect)报告称,2018年全球碳排放量约371亿吨,达到历史新高。
(1)中科院设计了一种新型的多功能复合催化剂,实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油,其过程如图甲所示。


 
①已知:CO2(g)+ H2(g)=CO(g)+H2O(g)H=-+41kJ/mol;

2CO2(g)+6H2(g)=CH2=CH2(g)+4H2O(g)H=-128 kJ/mol。
则上述过程中CO转化为CH2=CH2的热化学方程式是________
②下列有关CO2转化为汽油的说法,正确的是___________
A.该过程中,CO2转化为汽油的转化率高达78%
B.在Na-Fe3O4上发生的反应为CO2+H2=CO+ H2O
C.中间产物Fe5C2的生成是实现CO2转化为汽油的关键
D.催化剂HZSM-5可以提高汽油中芳香烃的平衡产率
③若在一容器中充入一定量的CO2和H2,加入催化剂恰好完全反应。且只生成C5以上的烷烃和水,则起始时CO2和H2的物质的量之比不低于_______________
(2)研究表明,CO2和H2在一定条件下可以合成甲醇。反应方程式为:I.CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。一定条件下,往2 L恒容密闭容器中充入1. 0 mol CO2和3.0mol H2,在不同催化剂作用下合成甲醇,相同时间内CO2的转化率随温度变化如图乙所示。
①催化效果最佳的是催化剂_____(填“A”、“B”或“C”);b点时,v(正)___v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
②已知容器内的起始压强为100 kPa。若图乙中c点已达平衡状态,则该温度下反应的平衡常数Kp=_____(保留两位有效数字,Kp为以分压表示的平衡常数;分压=总压×物质的量分数)。
③在某催化剂作用下,CO2和H2除发生反应I外,还发生反应II. CO2(g) +H2(g)CO(g)+H2O(g)。维持压强不变,按固定初始投料比将CO2和H2,按一定流速通过该催化剂,发生上述反应I、II,经过相同时间测得如下实验数据:
T(K)CO2实际转化率(%)甲醇选择性(%)
54312.342.3
55315.339.1

表中实验数据表明,升高温度,CO2的实际转化率提高而甲醇选择性降低,其原因是_________
2020-09-12更新 | 436次组卷
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【推荐3】近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。
(1)已知:CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) ΔH1=+41.1kJ•mol-1
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.0kJ•mol-1
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式:___________
(2)为提高CH3OH产率,理论上应采用的条件是___________(填字母)。
a.高温高压               b.低温低压                 c.高温低压 d.低温高压
(3)温度不变的密闭容器中发生上述反应,下列可以作为反应达到平衡的判据是___________
A.气体的压强不变        B.3v(H2)=v(CH3OH) C.K不变
D.容器内气体的密度不变        E.容器内颜色不变          F.混合气体的平均相对分子质量不变
(4)250℃、在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g),下图为不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X平衡转化率变化曲线。

反应物X是___________(填“CO2”或“H2”)。
(5)250℃、在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6molH2、2molCO2和催化剂,10min时反应达到平衡,测得c(CH3OH)=0.75mol·L-1
①化学平衡常数K=___________
②催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性有高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,四组实验数据如下:
实验编号温度(K)催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(%)
A543Cu/ZnO纳米棒12.342.3
B543Cu/ZnO纳米片11.972.7
C553Cu/ZnO纳米棒15.339.1
D553Cu/ZnO纳米片12.070.6

根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优选项为___________(填字母)。
2021-11-06更新 | 55次组卷
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