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        1. 【題目】CO2催化加氫制甲醇,是極具前景的溫室氣體資源化研究領域。在某CO催化加氫制甲醇的反應體系中,發(fā)生的主要反應有:

          i.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ·mol-1

          ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ·mol-1

          ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3

          1)△H3________ kJ·mol-1

          25MPa時,往某密閉容器中按投料比nH2):nCO2)=31充入H2CO2。反應達到平衡時,測得各組分的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度變化的曲線如圖所示。

          ①體系中CO2的物質(zhì)的量分數(shù)受溫度的影響不大,原因是____。

          250℃時,反應ii的平衡常數(shù)____1(填“>”“<”或“=”)。

          ③下列措施中,無法提高甲醇產(chǎn)率的是____(填標號)。

          A 加入適量CO B 增大壓強 C 循環(huán)利用原料氣 D 升高溫度

          ④如圖中X、Y分別代表____(填化學式)。

          3)反應i可能的反應歷程如下圖所示。

          注:方框內(nèi)包含微粒種類及數(shù)目、微粒的相對總能量(括號里的數(shù)字或字母,單位:eV)。其中,TS表示過渡態(tài)、*表示吸附在催化劑上的微粒。

          ①反應歷程中,生成甲醇的決速步驟的反應方程式為____

          ②相對總能量E=____(計算結果保留2位小數(shù))。(已知:leV=1.6×10-22kJ

          4)用電解法也可實現(xiàn)CO2加氫制甲醇(稀硫酸作電解質(zhì)溶液)。電解時,往電解池的____極通入氫氣,陰極上的電極反應為____

          【答案】-90.6 溫度改變時,反應i和反應ii平衡移動方向相反 D CO、CH3OH HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+3/2H2 -0.51 CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O

          【解析】

          (1)已知:

          i.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ·mol-1

          ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ·mol-1

          ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H3

          根據(jù)蓋斯定律可知反應i-ii可得反應iii,所以△H3=△H1-△H2=-49.4kJ/mol-41.2kJ/mol=-90.6kJ/mol;

          (2) H10,△H30,即生成甲醇的反應均為放熱反應,所以溫度升高平衡時甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)應減小,△H20,生成CO的反應為吸熱反應,所以隨溫度升高CO平衡時的物質(zhì)的量分數(shù)會變大,二者共同作用導致水蒸氣減小幅度小于甲醇,所以Z代表H2OY代表CH3OH,X代表CO

          ①依據(jù)主要反應的化學方程式可知,反應i消耗CO2,反應ii逆向產(chǎn)生CO2,最終體系內(nèi)CO2的物質(zhì)的量分數(shù)與上述兩個反應進行的程度相關。由于△H10而△H20,根據(jù)勒夏特列原理,溫度改變時,反應i和反應ii平衡移動方向相反,且平衡移動程度相近,導致體系內(nèi)CO2的物質(zhì)的量分數(shù)受溫度的影響不大;

          ②反應ii平衡常數(shù)K=,該反應前后氣體體積計量數(shù)之和不變,所以可以用物質(zhì)的量分數(shù)來代表濃度估算K值,據(jù)圖可知250℃時,CO2H2的物質(zhì)的量分數(shù)大于COH2O的物質(zhì)的量分數(shù),所以K1;

          A. 加入適量CO,促使反應iii平衡正向移動,產(chǎn)生更多的CH3OH,而反應ii平衡逆向移動,又可減少CO2轉(zhuǎn)化為CO,使更多的CO2通過反應i轉(zhuǎn)化為CH3OH,故CH3OH產(chǎn)率提高,A項正確;

          B. 增大壓強,有利于反應iiii的平衡正向移動,而對反應ii無影響,B項正確;

          C. 循環(huán)利用原料氣能提高CO2的轉(zhuǎn)化率,使CH3OH的產(chǎn)率提高,C項正確;

          D. 由圖可知,升溫,CH3OH的物質(zhì)的量分數(shù)下降,產(chǎn)率降低,D項錯誤;

          綜上所述選D

          ④根據(jù)分析可知X代表CO,Y代表CH3OH;

          (3)①生成CH3OH的決速步驟,指反應歷程中反應速率最慢的反應。速率快慢則由反應的活化能決定,活化能越大,反應速率越慢。仔細觀察并估算表中數(shù)據(jù),找到活化能(過渡態(tài)與起始態(tài)能量差)最大的反應步驟為:HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+3/2H2,Ea=-0.18-(-1.66)= 1.48 eV;

          ②反應i的△H1= -49.4kJ/mol,指的是1mol CH3OH(g)和1molH2O(g)的總能量與1 mol CO2(g)和3mol H2(g)的總能量之差,而反應歷程圖中的E表示的是1CH3OH分子和1H2O分子的相對總能量與1CO2分子和3H2分子的相對總能量之差(單位為cV),且將起點的相對總能量設定為0。所以,作如下?lián)Q算即可求得相對總能量E:

          E===-0.51eV;

          (4)因為電解過程CO2被還原為CH3OH,H2應發(fā)生氧化反應,故氫氣通入陽極附近溶液中;而陰極上CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH,碳元素從+4價降為-2價,電解質(zhì)溶液為硫酸,所以電極方程式為:CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O

          練習冊系列答案
          相關習題

          科目:高中化學 來源: 題型:

          【題目】乙醛能夠發(fā)生下列反應:

          (1)Mn2的基態(tài)電子排布式為____。

          (2)氯化亞砜(SOCl2)是有機合成中重要的氯化劑,與SOCl2互為等電子體的陰離子的化學式為____。

          (3)CH3CHO分子中碳原子的軌道雜化類型是____。

          (4)乙酸的沸點(117.9 ℃)比乙醛的沸點(20.8 ℃)高的主要原因是____。

          (5)不考慮空間構型,[Cu(OH)4]2的結構可用示意圖表示為____

          (6)如圖表示Cu2O的晶胞,Cu的配位數(shù)是____。

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          科目:高中化學 來源: 題型:

          【題目】直接排放含SO2的煙氣會形成酸雨,危害環(huán)境。工業(yè)上常采用催化還原法和堿吸收法處理SO2氣體。

          1)如圖所示:1molCH4完全燃燒生成氣態(tài)水的能量變化和1molS(g)燃燒的能量變化。

          在催化劑作用下,CH4可以還原SO2生成單質(zhì)S(g)、H2O(g)CO2,寫出該反應的熱化學方程式___。

          2)焦炭催化還原二氧化硫的化學方程式為2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)。一定壓強下,向1L密閉容器中充入足量的焦炭和1molSO2發(fā)生反應,測得SO2的生成速率和S2(g)的生成速率隨溫度變化的關系如圖所示:

          A、B、C、D四點對應的狀態(tài)中,達到平衡狀態(tài)的有___(填字母)。

          ②該反應的ΔH___0(”““=”)

          ③下列措施能夠增大SO2平衡轉(zhuǎn)化率的是___

          A.降低溫度 B.增加C的量 C.減小容器體積 D.添加高效催化劑

          3)用氨水吸收SO2。25℃時2.0mol·L-1的氨水中,NH3·H2O的電離度α___×100%)。將含SO2的煙氣通入該氨水中,當溶液顯中性時,溶液中的=___。(已知25℃,Kb(NH3·H2O)1.8×10-5;Ka1(H2SO3)1.3×10-2,Ka2(H2SO3)6.2×10-8)

          4)當吸收液失去吸收能力后通入O2可得到NH4HSO4溶液,用如圖所示裝置電解所得NH4HSO4溶液可制得強氧化劑(NH4)2S2O8

          寫出電解NH4HSO4溶液的化學方程式___。

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          科目:高中化學 來源: 題型:

          【題目】磷酸鐵鋰電池在充放電過程中表現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性,具有較長的循環(huán)壽命,放電時的反應為:LixC6+Li1-xFePO4=6C+LiFePO4 。某磷酸鐵鋰電池的切面如下圖所示。下列說法錯誤的是

          A.放電時Li+脫離石墨,經(jīng)電解質(zhì)嵌入正極

          B.隔膜在反應過程中只允許Li+ 通過

          C.充電時電池正極上發(fā)生的反應為:LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4+xLi+

          D.充電時電子從電源經(jīng)鋁箔流入正極材料

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          科目:高中化學 來源: 題型:

          【題目】某溫度下,向pH=6的蒸餾水中加入NaHSO4固體,保持溫度不變,測得溶液pH為1。對于該溶液,下列敘述不正確的是

          A. 該溫度高于25℃

          B. 由水電離出來的c(H+)=1×10-13mol/L

          C. c(H+)+c(Na+)=c(OH)+2c(SO42-)

          D. 該溫度下加入等體積pH為11的KOH溶液,可使反應后的溶液恰好呈中性

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          科目:高中化學 來源: 題型:

          【題目】堿式氧化(NiOOH)可用廢鎳催化劑(主要含Ni、Al,少量Cr、FeS)來制備,其工藝流程如下:

          回答下列問題:

          (1)“浸泡除鋁”時,發(fā)生反應的離子反應方程式為_____________________。

          (2)“過濾1”用到的玻璃儀器________________________________________。

          (3)已知該條件下金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表:

          開始沉淀的pH

          完全沉淀的pH

          Ni2+

          6.2

          8.6

          Fe2+

          7.6

          9.1

          Fe3+

          2.3

          3.3

          Cr3+

          4.5

          5.6

          “調(diào)pH 1”時,溶液pH范圍為_______________

          (4)在空氣中加熱Ni(OH)2可得NiOOH,請寫出此反應的化學方程式________________。

          (5)在酸性溶液中CrO可以轉(zhuǎn)化成Cr2O,用離子方程式表示該轉(zhuǎn)化反應__________,已知BaCrO4Ksp=1.2×10-10,要使溶液中CrO沉淀完全(c(CrO)≦1×10-5mol·L1),溶液中鋇離子濃度至少為________mol·L1。

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          科目:高中化學 來源: 題型:

          【題目】下表列出了①五種元素在周期表中的位置:

          請按要求回答下列問題:

          (1)元素④的原子結構示意圖為______.

          (2)元素①單質(zhì)的電子式為______.

          (3)元素②的原子半徑由大到小的順序為(填元素符號)______,它們的最高價氧化物對應的水化物中,酸性最強的是______(填化學式).

          (4)元素②的單質(zhì)在氧氣中燃燒的產(chǎn)物與二氧化碳反應的化學方程式為______;元素③的最高價氧化物與燒堿溶液反應的離子方程式為______.

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          科目:高中化學 來源: 題型:

          【題目】2﹣羥基異丁酸乙酯能溶于水,是一種應用于有機合成和藥物制造的化工原料。

          (1)2﹣羥基異丁酸乙酯的分子式為_________,不同化學環(huán)境的氫在核磁共振氫譜圖中有不同的吸收峰,則2﹣羥基異丁酸乙酯有_________個吸收峰;

          (2)①②的反應類型分別為_________,_________;

          (3)已知I為溴代烴,I→B的化學方程式為_________

          (4)縮聚產(chǎn)物F的結構簡式為_________;

          (5)下列關于的說法正確的有_________(雙選,填字母);

          A.后者遇到FeCl3溶液顯紫色,而前者不可

          B.兩者都可以與NaHCO3溶液反應放出CO2

          C.兩者都可以與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應,當兩者物質(zhì)的量相等時,消耗氫氧化鈉的量不相等

          D.兩者都可以與氫氣發(fā)生加成反應

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          科目:高中化學 來源: 題型:

          【題目】下列說法不正確的是

          A.苯和四氯化碳都能使溴水褪色,但現(xiàn)象不同

          B.甲烷與氯氣在光照下最多能生成四種產(chǎn)物

          C.鄰二甲苯僅有一種空間結構可證明苯分子中不存在單雙鍵交替的結構

          D.相同物質(zhì)的量的乙醇和乙烯,消耗的氧氣的物質(zhì)的量相等

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