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我國(guó)力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CO2的綜合利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的措施之一。
Ⅰ.CO2和CH4在催化劑表面可以合成CH3COOH,該反應(yīng)的歷程和相對(duì)能量的變化情況如圖所示(*指微粒吸附在催化劑表面,H*指H吸附在催化劑載體上的氧原子上,TS表示過(guò)渡態(tài)):
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(1)決定該過(guò)程的總反應(yīng)速率的基元反應(yīng)方程式為
CH3*+CO2*=CH3COO*或CH3*+H*+CO2*=CH3COO*+H*
CH3*+CO2*=CH3COO*或CH3*+H*+CO2*=CH3COO*+H*

(2)下列說(shuō)法正確的有
ad
ad
。
a.增大催化劑表面積可提高CO2在催化劑表面的吸附速率
b.CH3COOH*比CH3COOH(g)能量高
c.使用高活性催化劑可降低反應(yīng)焓變,加快反應(yīng)速率
d.催化效果更好的是催化劑2
Ⅱ.CO2和H2在一定條件下也可以合成甲醇,該過(guò)程存在副反應(yīng)ii。
反應(yīng)i:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.3kJ?mol-1
反應(yīng)ii:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2
(3)有關(guān)物質(zhì)能量變化如圖所示,穩(wěn)定單質(zhì)的焓(H)為0,則ΔH2=
+41
+41
kJ?mol-1
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(4)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3該反應(yīng)的自發(fā)條件是
低溫自發(fā)
低溫自發(fā)
(填“高溫自發(fā)”“低溫自發(fā)”或“任何溫度下都自發(fā)”)
(5)恒溫恒容條件下,僅發(fā)生反應(yīng)ii,反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是
ac
ac

a.CO的分壓不再發(fā)生變化
b.氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生變化
c.
c
C
O
2
?
c
H
2
c
CO
?
c
H
2
O
比值不再發(fā)生變化
d.氣體密度不再發(fā)生變化
(6)在5.0MPa,將n(CO2):n(H2)=5:16的混合氣體在催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(CO和CH3OH在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù))及CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。
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①表示平衡時(shí)CH3OH在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)的曲線是
a
a
(填“a”或“b”)。
②CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高先減小后增大,增大的原因可能是
溫度升高后,以副反應(yīng)(或反應(yīng)ii)為主,副反應(yīng)(或反應(yīng)ii)是一個(gè)吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng)
溫度升高后,以副反應(yīng)(或反應(yīng)ii)為主,副反應(yīng)(或反應(yīng)ii)是一個(gè)吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng)

③250℃時(shí)反應(yīng)i:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)的Kp=
1
1372
1
1372
(MPa)-2(用最簡(jiǎn)分?jǐn)?shù)表示)。
【答案】CH3*+CO2*=CH3COO*或CH3*+H*+CO2*=CH3COO*+H*;ad;+41;低溫自發(fā);ac;a;溫度升高后,以副反應(yīng)(或反應(yīng)ii)為主,副反應(yīng)(或反應(yīng)ii)是一個(gè)吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng);
1
1372
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書(shū)面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/10/19 18:0:1組卷:20引用:1難度:0.5
相似題
  • 1.合成氨對(duì)人類(lèi)生存具有重大意義,反應(yīng)為:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH菁優(yōu)網(wǎng)
    (1)科學(xué)家研究在催化劑表面合成氨的反應(yīng)機(jī)理,反應(yīng)步驟與能量的關(guān)系如圖所示(吸附在催化劑表面的微粒用*標(biāo)注,省略了反應(yīng)過(guò)程中部分微粒)。
    ①寫(xiě)出步驟c的化學(xué)方程式
     
    。
    ②由圖像可知合成氨反應(yīng)的ΔH
     
    0(填“>”、“<”或“=”)。
    (2)恒溫下,往一個(gè)4L的密閉容器中充入5.2molH2和2molN2,反應(yīng)過(guò)程中對(duì)NH3的濃度進(jìn)行檢測(cè),得到的數(shù)據(jù)如下表所示:
    時(shí)間/min 5 10 15 20 25 30
    c(NH3)/(mol?L-1 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20
    ①此條件下該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=
     
    。
    ②若維持容器容積不變,溫度不變,往原平衡體系中加入H2、N2和NH3各4mol,化學(xué)平衡將向
     
    反應(yīng)方向移動(dòng)(填“正”或“逆”)。
    發(fā)布:2024/10/23 6:0:3組卷:3引用:1難度:0.5
  • 2.氫能是一種綠色能源,也是重要的還原劑。目前有多種方法可以制氫并儲(chǔ)氫。催化加氫反應(yīng)可以用于重要化工原料的轉(zhuǎn)化。
    Ⅰ.電解法制氫
    (1)甲醇電解可制得H2,其原理如圖1所示。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為
     
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    Ⅱ.催化重整法制氫
    (2)已知:反應(yīng)1:CH3OH(g)═CO(g)+2H2(g)ΔH1=+90.6kJ?mol-1
    反應(yīng)2:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.2kJ?mol-1
    則反應(yīng)3:CH3OH(g)+H2O(g)═CO2(g)+3H2(g)ΔH3=
     
    kJ?mol-1
    (3)以CuO-ZnO-Al2O3催化劑進(jìn)行甲醇重整制氫時(shí),固定其它條件不變,改變水、甲醇的物質(zhì)的量比,甲醇平衡轉(zhuǎn)化率及CO選擇性的影響如圖2所示。[CO的選擇性=
    n
    生成
    CO
    n
    生成
    C
    O
    2
    +
    n
    生成
    CO
    ×100%]
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    當(dāng)水、甲醇比大于0.8時(shí),CO選擇性下降的原因是
     
    。
    (4)銅基催化劑(Cu/CeO2)能高效進(jìn)行甲醇重整制氫,但因原料中的雜質(zhì)或發(fā)生副反應(yīng)生成的物質(zhì)會(huì)使催化劑失活。甲醇中混有少量的甲硫醇(CH3SH),重整制氫時(shí)加入ZnO可有效避免銅基催化劑失活且平衡產(chǎn)率略有上升,其原理用化學(xué)反應(yīng)方程式表示為
     
    。
    Ⅲ.催化加氫還原反應(yīng)的應(yīng)用
    H2能將4-硝基苯乙烯菁優(yōu)網(wǎng)在特定條件下轉(zhuǎn)化為4-乙烯基苯胺菁優(yōu)網(wǎng)。兩種不同催化劑將4-硝基苯乙烯還原加氫的過(guò)程如圖3所示。
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    (5)已知Mo單原子位點(diǎn)對(duì)4-硝基苯乙烯有較好吸附效果。
    ①使用雙單原子催化劑可以大大提高4-乙烯基苯胺的產(chǎn)率,原因是
     
    。
    ②請(qǐng)描述4-硝基苯乙烯菁優(yōu)網(wǎng)在單原子催化劑下與H2發(fā)生反應(yīng)的過(guò)程
     
    發(fā)布:2024/10/23 5:0:2組卷:9引用:1難度:0.5
  • 3.CO2是一種溫室氣體,對(duì)人類(lèi)的生存環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響,維持大氣中CO2的平衡對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著重要意義。
    Ⅰ.可利用CH4與CO2制備合成氣(CO、H2),在某一剛性密閉容器中CH4、CO2的分壓分別為15kPa、20kPa,加入Ni/α-Al2O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)。
    (1)研究表明CO的生成速率ν(CO)=1.28×10-2p(CH4)?p(CO2)(kPa?s-1),某時(shí)刻測(cè)得p(H2)=10kPa,則該時(shí)刻v(CH4)=
     
    kPa?s-1。
    (2)達(dá)到平衡后,測(cè)得CO的產(chǎn)率為50%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
     
    。
    (3)科學(xué)家提出制備“合成氣反應(yīng)歷程分兩步:反應(yīng)①:CH4(g)?C(ads)+2H2(g)(慢反應(yīng)),反應(yīng)②:C(ads)+CO2(g)?2CO(g)(快反應(yīng)),上述反應(yīng)中C(ads)為吸附性活性炭,反應(yīng)歷程的能量變化如圖所示:CH4與CO2制備合成氣的熱化學(xué)方程式為
     
    ,能量變化圖中:E5+E1
     
    E4+E2(填“>”、“<”或“=”)。
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    Ⅱ.利用CO2催化加氫制甲醇,往某密閉容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2,發(fā)生以下反應(yīng):
    ①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.4kJ/mol
    ②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ/mol
    ③CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3=-90.6kJ/mol
    反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖所示。
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    (4)①體系中CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)受溫度的影響不大,原因是
     
    。
    ②如圖X、Y分別代表
     
    、
     
    (填化學(xué)式)。
    發(fā)布:2024/10/22 4:0:1組卷:10引用:2難度:0.5
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