【題目】應對霧霾污染、改善空氣質(zhì)量需要從多方面入手,如開發(fā)利用清潔能源。甲醇是一種可再生的清潔能源,具有廣闊的開發(fā)和應用前景;卮鹣铝袉栴}:

1CO2H2合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。但是找到合適的催化劑是制約該方法的瓶頸。目前主要使用貴金屬催化劑,但是貴金屬儲量稀少,成本高昂,難以大規(guī)模應用,且使用中存在環(huán)境污染的風險。最近采用真空封管法制備磷化硼納米顆粒,在發(fā)展非金屬催化劑實現(xiàn)CO2電催化還原制備甲醇方向取得重要進展,該反應歷程如圖所示。

容易得到的副產(chǎn)物有COCH2O,其中相對較多的副產(chǎn)物為__;上述合成甲醇的反應速率較慢,要使反應速率加快,主要降低下列變化中__(填字母)的能量變化。

A.*CO+*OH→*CO+*H2O

B.*CO→*OCH

C.*OCH2*OCH3

D.*OCH3*CH3OH

2)恒壓(容器的容積可變)下,0.2molCO20.6molH2在催化劑作用下發(fā)生反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。

壓強p1__(“<”“>”)p2。

②在p1100℃條件下,b點時v__(“<"“>”)v

③已知:反應速率v=v-v=k,kk分別為正、逆反應速率常數(shù),x為物質(zhì)的量分數(shù),若b點對應的坐標參數(shù)為(1000.4),計算b處的=__(保留3位有效數(shù)字)

3)焦炭與水蒸氣在恒容密閉容器中反應制合成氣的主要反應()、()lgKP(KP為以分壓表示的平衡常數(shù))T的關(guān)系如圖所示。

反應()的△H__(大于”“等于小于”)0。

c點時,反應C(s)+CO2(g)2CO(g)KP=__(填數(shù)值)。

③在恒容密閉容器中充入0.5molCO、2molH2O(g)只發(fā)生反應(),圖中d點處達到平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率為__;達到平衡時,向容器中再充入0.5molCO、2molH2O(g),重新達到平衡時,CO的平衡轉(zhuǎn)化率__(增大”“減小不變”)。

【答案】CO A 2.85 小于 1 80% 不變

【解析】

(1)由圖可知,副產(chǎn)物有COCH2O,反應的能壘越低,反應越容易進行,副產(chǎn)物的量越多;反應的能壘越大,反應的反應速率越慢;

(2)①該反應正向是氣體體積減小的反應,氣體條件相同時,壓強越大,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越高;

②由圖可知,在p1、100℃條件下,bCO2的轉(zhuǎn)化率小于平衡時CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,則反應正向進行;

③平衡時υ,即kx(CO2)x(H2)3=kx(CH3OH)x(H2O),則=K,bCO2的轉(zhuǎn)化率為0.4,根據(jù)三段式計算各物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù),根據(jù)反應速率公式計算b的值;

(3)①反應()隨溫度升高lgKP減小,即升高溫度,平衡逆向移動;

②根據(jù)蓋斯定律反應Ⅰ減去反應Ⅱ得到C(s)+CO2(g)2CO(g),所以C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常數(shù)KP等于反應Ⅰ的平衡常數(shù)除以反應Ⅱ的平衡常數(shù);
③反應(II)

結(jié)合平衡常數(shù)減小計算;達到平衡時,向容器中再充入0.5molCO、2molH2O(g),相當加壓,根據(jù)平衡移動方向判斷。

(1) 由圖可知生成副產(chǎn)物CH2O的能量變化大,即能壘高,反應難進行,生成的量少,生成副產(chǎn)物CO的能量變化小,即能壘低,反應容易進行,生成的量多,所以相對較多的副產(chǎn)物為CO;由圖可知生成甲醇的過程中,能壘最高(1.64eV)的變化為*CO+*OH→*CO+*H2O,該反應速率最慢,決定整個反應的快慢,所以要想提高整個反應速率,應該降低該反應的能壘,故答案為A;

(2)①因為該反應的氣體分子總數(shù)減少,則氣體條件相同時,壓強越大,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越大,相同溫度下,p2CO2的轉(zhuǎn)化率比p1時的大,所以壓強p1p2;

②在p1100℃條件下,a點為平衡點,與a點相比,b點的二氧化碳轉(zhuǎn)化率較低,則b點正反應速率大于逆反應速率,即υυ;

a點反應三段式:

x(CO2)=x(CH3OH)=x(H2O)=x(H2)=,此時,,故=;

b點各成分的量也可由三段式計算:

,此時,

(3)①反應()lgKP隨溫度升高而減小,即升高溫度,平衡逆向移動,則H0;

②根據(jù)蓋斯定律反應Ⅰ減去反應Ⅱ得到C(s)+CO2(g)2CO(g),所以C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常數(shù)KP等于反應Ⅰ的平衡常數(shù)除以反應Ⅱ的平衡常數(shù),由于c點兩者的lgKP相等,則反應C(s)+CO2(g)2CO(g)lgKP=0,即c點時,反應C(s)+CO2(g)2CO(g)KP=1;

d點時,反應()KP=1

反應是氣體體積不變化的反應,可將各物質(zhì)的物質(zhì)的量數(shù)值直接代入計算,即,解得x=0.4,CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=80%,該反應前后氣體的分子數(shù)不變,達到平衡時,向容器中再充入0.5molCO、2molH2O(g)相當增大壓強,平衡不發(fā)生移動,所以CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變。

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B.b點加少量BaCl2固體,Ksp(BaSO4)增大

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2v(H2)=v(HI)

HI分子數(shù)不再改變

⑤混合氣體顏色不再改變

⑥混合氣體壓強不再改變

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藥品

密度/()

沸點/

水中溶解性

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0.8123

131

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1.0492

118

易溶

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142

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