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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:43 题号:9196241
科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用。
I.CO2可用来合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) △H=akJ/mol
请回答:

(1)已知:H2和CH2=CH的燃烧热分别是285.8kJ/mol和1411.0kJ/mol,且H2O(g)H2O((1) △H=-44.0kJ/mol,则a=_______kJ/mol。
(2)在体积为1L的恒容密闭容器中,充入3molH2和1molCO2,测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示。下列说法正确的是_______
A.平衡常数大小: KM < KN
B.其他条件不变,若不使用催化剂,则250℃时CO2的平衡转化率可能位于点M1
C.图1中M点时,乙烯的体积分数为7.7%
D.当压强或n(H2)/n(CO2)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
(3)保持温度不变,在体积为V L的恒容容器中以n(H2)∶n(CO2)=3∶1的投料比加入反应物,t0时达到化学平衡。请在图2中作出容器内混合气体的平均相对分子质量 随时间变化的图象。_______

II.利用“Na-CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2,其工作原理如图3所示:

(4)放电时,正极的电极反应式为_______
(5)若生成的Na2CO3和C全部沉积在正极表面,当转移0.2mole-时,正极增加的质量为___g

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【推荐1】一定条件下,二氧化碳可合成低碳烯烃,缓解温室效应、充分利用碳资源。
(1)已知:①C2H4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2(g) ΔH1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH2
③H2O(l)=H2O(g) ΔH3
④2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g) ΔH4
则ΔH4=_______(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
(2)反应④的反应温度、投料比[]对CO2平衡转化率的影响如图所示。

①a_______3(填“>”“<”或“=”);M、N两点反应的平衡常数KM_______KN(填“>”“<”或“=”)。
②300 ℃,往6 L反应容器中加入3 mol H2、1 mol CO2,反应10 min达到平衡。求0~10 min氢气的平均反应速率为_______
(3)中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图所示。

催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。
助剂CO2转化率(%)各产物在所有产物中的占比(%)
C2H4C3H6其他
Na42.535.939.624.5
K27.275.622.81.6
Cu9.880.712.56.8
①加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是_______
②下列说法中正确的是_______(填标号)。
a.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
b.催化剂助剂主要在低聚反应、异构化反应环节起作用
c.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小
d.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同
(4)强碱性电催化还原CO2制乙烯研究取得突破发展,原理如图所示。b极连接的是太阳能电池的_______极;已知PTFE浸泡了饱和KCl溶液,写出阴极的电极方程式_______
2022-08-20更新 | 212次组卷
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【推荐2】研究等污染物的资源化利用有重要意义。
(1)用可以合成甲醇。已知:



_______
(2)在一定压强下,向某密闭容器中充入,在催化剂作用下反应生成甲醇,平衡转化率与温度、压强的关系如图所示,c时容器体积恰为

_______(填“>”、“<”或“=”)。
②对比a和b的正反应速率,_______(填“>”、“<”或“=”)。
③100℃时,该反应的化学平衡常数_______
(3)下列措施中能够增大甲醇平衡产率的是_______(填写序号)。
A.使用高效催化剂                           B.降低反应温度
C.压缩体积,增大压强                    D.升高反应温度
(4)实验室用氢氧化钠吸收尾气中的二氧化硫。将过量的通入溶液的化学方程式是____,经测定,溶液呈弱碱性,而溶液呈弱酸性,请从化学平衡的角度解释溶液呈弱酸性的原因____
(5)已知常温下,溶度积常数分别为,向浓度均为混合溶液中逐滴加入溶液,首先生成_______沉淀(填化学式);当两种沉淀共存时,_______
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【推荐3】2021年国务院政府工作报告时指出:优化产业结构和能源结构,扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。
(1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为: CO2+3H2CH3OH+H2O。
①常温常压下,已知反应的能量变化如图1、图2所示,由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为_______

②为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理,现进行如下实验:在一恒温恒容密闭容器中,充入1molCO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图3所示。从反应开始到平衡,v(H2)=_______ mol·L-1·min-1;能使平衡体系中增大的措施有_______ (任写一条)。

(2)已知CO2(g)+ H2(g) HCOOH(g) ΔH= -31.4 kJ·mol-1
①温度为T1°C时,将等物质的量的CO2和H2充入体积为1 L的密闭容器中发生反应:CO2(g)+ H2(g) HCOOH(g) K=2,实验测得:v=kc(CO2)·c(H2),v=kc(HCOOH),k 、k为速率常数。T1°C时,k=_______k
②温度为T2°C时,k=1.9k, 则T2°C时平衡压强_______ (填“> ”“<”或“=”)T1°C时平衡压强,理由是_______
(3)我国科学家设计了一种将电解饱和食盐水与电催化还原CO2相耦合的电解装置(如图4)。阴极上的电极反应式为:_______
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