组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应速率与化学平衡 > 化学平衡 > 化学平衡的移动及其影响因素
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:173 题号:21460806
在2023年第19届杭州亚运会上,主火炬塔的燃料首次使用废碳再生的绿色甲醇,实现循环内的零排放,这也是首次在大型体育赛事上使用这种绿色燃料。
(1)常温常压下利用铜基催化剂实现二氧化碳选择性加氢制甲醇的反应机理和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)。

①下列说法正确的是________(填字母,下同)。
A.转化为甲醇,在高温下不能自发进行
B.甲醇被称为绿色燃料,因为甲醇无毒无害无污染
C.零排放是指甲醇在燃烧过程中,没有CO、等物质生成
D.寻找高效催化剂,有利于的回收利用,早日实现国家碳中和战略目标
②该转化历程的决速步的化学方程式为:________
(2)一定条件下,可以发生如下两个平行反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
①为了提高的平衡转化率且增大甲醇的平衡产率,可采用的措施是________
A.增大       B.及时移走甲醇       C.减小容器体积       D.充入He
②保持温度恒定,向一定体积的密闭容器中按体积比1:3充入,起始压强为4MPa。发生上述平行反应,达到平衡后压强为2.8MPa。已知达到平衡时的选择性为75%(反应中转化的中生成的百分比)。则:
的转化率为________;该条件下反应Ⅱ的压强平衡常数________。(用分压表示,分压=总压×物质的量分数)
③对于反应Ⅱ,已知,(分别为正逆反应速率常数)。该反应的随温度变化的曲线如图所示,则________(填“m”或“n”)表示随温度变化的曲线。

(3)电解技术助力实现碳中和。科学家们提出可以利用电解装置在酸性水溶液中将直接转化为,则生成的电极反应方程式为:________

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【推荐1】CO2重整甲烷可以制得合成气(CO和H2),实现碳资源回收和综合利用,还可以减少CO2对环境的影响。回答下列问题:
(1)已知各物质的标准摩尔生成焓(指在标准状态即压力为100kPa,一定温度下,由元素最稳定的单质生成1摩尔纯化合物时的反应焓变)数据如下表:

物质

CH4(g)

CO2(g)

CO(g)

H2(g)

标准摩尔生成焓/kJ·mol-1

-74.8

-393.5

-110.5

0

则重整反应的热化学方程式为_______
(2)有利于提高甲烷平衡转化率的条件是_______温(填“高”或“低”)低压。
(3)实际生产中会伴随副反应发生,导致催化剂表面积碳而失效,实验中测得各物质的物质的量随温度变化如图所示,随着温度升高,积碳量先变大的主要原因是_______(用化学用语表示,下同),后减小的主要原因是_______

(4)2018年,中国科学院通过固体氧化物电解池,将电解CO2和CH4两个气相电化学转化过程结合,实现了电催化二氧化碳重整甲烷,避免了积碳对催化剂的影响,通入CH4的电极为_______极,电极反应为_______
(5)800℃时,在2L恒容密闭容器中通入CO2和CH4各2mol,初始压强为400kPa,在一定条件下发生重整反应(不考虑副反应),达到平衡时,CO2的转化率为50%。计算该反应的压强平衡常数Kp=___
2021-01-05更新 | 385次组卷
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【推荐2】我国科学家研发的“液态阳光”计划通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢制备甲醇。
已知:产率
(1)制备甲醇的主反应: kJ·mol。该过程中还存在一个生成CO的副反应,结合反应: kJ·mol,写出该副反应的热化学方程式:____
(2)为同时提高的平衡转化率和的平衡产率,反应条件应选择____
按物质的量比1∶3混合,以固定流速通过盛放Cu/Zn/Al/Zr催化剂的反应器,在相同时间内,不同温度下的实验数据如图所示。
   
(3)①催化剂活性最好的温度为_____(填字母序号)。
a.483K       b.503K       c.523K       d.543K
②温度由483K升到523K,_____(填“主反应”或“副反应”)的反应速率受温度影响更大。
③温度由523K升到543K,的平衡转化率和的实验产率均降低,解释原因:_____
④如图,a点对应的坐标为(523K,0.26),b点对应的坐标为(523K,0.18),在523K温度下,b点对应的的百分含量为_____
(4)不同压强下,按照投料,平衡转化率随温度变化关系如图所示。时曲线出现拐点的温度高于时的原因是_____
   
2023-10-22更新 | 177次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
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【推荐3】CO2的资源化利用一直是科学研究的热点领域。回答下列问题
(1)CO2的甲烷化反应为:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) H,该反应又称Sabatier反应。相关的化学键键能数据如表,上述反应的H=______kJ•mol-1
化学键H-HH-OC-HC=O
E(kJ•mol-1)436463413803
(2)以CO2和H2为原料合成甲醇(CH3OH)。300℃时,将6molCO2和8molH2的气态混合物充入2L密闭容器中发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H<0,该容器中n(H2)随时间变化如图中实线所示:
   
①从反应开始到a点,用CO2表示的反应速率为v(CO2)=______(保留2位有效数字),此时H2的转化率为______
②根据图中平衡状态计算该反应的平衡常数______
③图中虚线______(填“I”或“Ⅱ”)表示的是该反应升温时n(H2)随时间变化的曲线,判断依据______
(3)以CO2、NaCl和NH3为原料可以制备NaHCO3。如图为某实验测得NaHCO3溶液的pH随温度的变化曲线(不考虑水挥发)。

溶液中的c(OH-):a点______c点(填“>”“<”或“=”)。
2023-06-07更新 | 40次组卷
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