【題目】催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問(wèn)題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2H2可發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng),分別生成CH3OHCO。反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:

CO2g+3H2g CH3OHg+H2OgΔH1=-53.7kJ·mol-1I

CO2g+H2g COg+H2OgΔH2II

某實(shí)驗(yàn)室控制CO2H2初始投料比為1:2.2,在相同壓強(qiáng)下,經(jīng)過(guò)相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):

【備注】Cat.1:Cu/ZnO納米棒;Cat.2:Cu/ZnO納米片;甲醇選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比

已知:COH2的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為-283.0kJ·mol-1-285.8kJ·mol-1

H2OlH2OgΔH3=44.0kJ·mol-1

請(qǐng)回答(不考慮溫度對(duì)ΔH的影響):

1)反應(yīng)I的平衡常數(shù)表達(dá)式K=;反應(yīng)IIΔH2=kJ·mol-1。

2)有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有。

A.使用催化劑Cat.1

B.使用催化劑Cat.2

C.降低反應(yīng)溫度

D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度

E.增大CO2H2的初始投料比

3)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在相同溫度下不同的催化劑對(duì)CO2轉(zhuǎn)化成CH3OH的選擇性有顯著的影響,其原因是。

4)在圖中分別畫(huà)出反應(yīng)I在無(wú)催化劑、有Cat.1和有Cat.2三種情況下反應(yīng)過(guò)程~能量示意圖。

5)研究證實(shí),CO2也可在酸性水溶液中通過(guò)電解生成甲醇,則生成甲醇的反應(yīng)發(fā)生在極,該電極反應(yīng)式是。

【答案】(1 +41.2

2CD

3)表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡,不同的催化劑對(duì)反應(yīng)的催化能力不同,因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響。

4

5)陰 CO2+6H++6e==CH3OH+H2O

【解析】

試題分析:1)根據(jù)平衡常數(shù)的公式,生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積的比值,書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)為。已知熱化學(xué)方程式:a:COg+O2g=CO2gH= -283.0kJ·mol-1 bH2g+O2g=H2O lH=-285.8kJ·mol-1 c: H2Ol H2Og ΔH3=44.0kJ·mol-1根據(jù)蓋斯定律分析,b-a+c即可得熱化學(xué)方程式為:CO2g+ H2g COg+H2OgΔH2=-285.8+283.0+44=+41.2 kJ·mol-1。(2)反應(yīng)A、使用催化劑,平衡不移動(dòng),不能提高轉(zhuǎn)化率,錯(cuò)誤;B、使用催化劑,平衡不移動(dòng),不能提高轉(zhuǎn)化率,錯(cuò)誤;C、降低反應(yīng)溫度,平衡正向移動(dòng),提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率,正確;D、投料比不變,增加反應(yīng)的濃度,平衡正向移動(dòng),提高二氧化碳的轉(zhuǎn)化率,正確;E、增大二氧化碳和氫氣的初始投料比,能提高氫氣的轉(zhuǎn)化率,二氧化碳的會(huì)降低,故錯(cuò)誤。故選CD。(3)從表格數(shù)據(jù)分析,在相同的溫度下,不同的催化劑,相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi),其二氧化碳的轉(zhuǎn)化率也不同,說(shuō)明不同的催化劑的催化能力不同;相同催化劑不同的溫度,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率不同,且溫度高的轉(zhuǎn)化率大,因?yàn)檎磻?yīng)為放熱反應(yīng),說(shuō)明表中數(shù)據(jù)是未到平衡數(shù)據(jù)。所以答案為:表中數(shù)據(jù)表明此時(shí)反應(yīng)未達(dá)到平衡,不同的催化劑對(duì)反應(yīng)的催化能力不同,因而在該時(shí)刻下對(duì)甲醇選擇性有影響。

4)從表中數(shù)據(jù)分析,在催化劑Cat.2的作用下,甲醇的選擇性更大,說(shuō)明催化劑Cat.2對(duì)反應(yīng)的催化效果更好,催化劑能降低反應(yīng)的活化能,說(shuō)明使用催化劑Cat.2的反應(yīng)過(guò)程中活化能更低,故圖為:

5)二氧化碳變甲醇,碳元素的化合價(jià)降低,得到電子,說(shuō)明其在陰極反應(yīng),其電極反應(yīng)為: CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】[化學(xué)-—選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]東晉《華陽(yáng)國(guó)志南中志》卷四中已有關(guān)于白銅的記載,云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外,曾主要用于造幣,亦可用于制作仿銀飾品;卮鹣铝袉(wèn)題:

1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為_________,3d能級(jí)上的未成對(duì)的電子數(shù)為______。

2)硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍(lán)色溶液。

①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構(gòu)型是_____。

[Ni(NH3)6]2+Ni2+NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為______,提供孤電子對(duì)的成鍵原子是_____。

氨的沸點(diǎn)(填高于低于)膦(PH3),原因是______;氨是_____分子(填極性非極性),中心原子的軌道雜化類(lèi)型為_______。

3)單質(zhì)銅及鎳都是由______鍵形成的晶體:元素銅與鎳的第二電離能分別為:ICu=1959kJ/mol,INi=1753kJ/mol,ICu>INi的原因是______。

4)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為_____。

若合金的密度為dg/cm3,晶胞參數(shù)a=________nm。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】某課外活動(dòng)小組為探究金屬與濃硫酸反應(yīng),進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。

Ⅰ.探究濃硫酸與銅反應(yīng)時(shí)硫元素與氫元素的氧化性強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(固定裝置已略去)

(1)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

A裝置銅絲如圖設(shè)計(jì)的原因是 。

(2)C中濃硫酸的作用是

(3)F燒杯中的溶液通常是 。

(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,能證明濃硫酸與銅反應(yīng)后產(chǎn)物中硫元素的氧化性強(qiáng)于氫元素的現(xiàn)象是 。

(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,證明A裝置試管中反應(yīng)所得產(chǎn)物是否含有銅離子的操作方法是__________________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】海帶中含碘元素,從海帶中提取碘有如下步驟:加入足量雙氧水(含稀硫酸);

海帶焙燒成灰后加水?dāng)嚢瑁?/span>CCl4振蕩;用分液漏斗分液; 過(guò)濾。合理的操作順序是( )

A. ①②③④⑤ B. ①③⑤②④ C. ②⑤①③④ D. ②①③⑤④

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】為了預(yù)防碘缺乏癥,國(guó)家規(guī)定每千克食鹽中應(yīng)含有4050 mg碘酸鉀。碘酸鉀晶體具有較高的穩(wěn)定性,但在酸性溶液中,碘酸鉀是一種較強(qiáng)的氧化劑,能跟某些還原劑反應(yīng)生成碘;在堿性溶液中,碘酸鉀能被氯氣、次氯酸等更強(qiáng)的氧化劑氧化為更高價(jià)的碘的含氧酸鹽。工業(yè)生產(chǎn)碘酸鉀的流程如圖所示。

(1)碘在周期表中的位置為_(kāi)_________________;

(2)碘、氯酸鉀、水混合反應(yīng)時(shí),若兩種還原產(chǎn)物所得電子的數(shù)目相同,請(qǐng)配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____I2+____KClO3+____H2O=____KH(IO3)2+____KCl+____Cl2↑;

(3)混合反應(yīng)后,用稀酸酸化的作用是___________________________,在稀鹽酸和稀硝酸中不能選用的酸是_________,理由是__________________________________;

(4)試劑X的化學(xué)式為_(kāi)_________,寫(xiě)出用試劑X調(diào)pH的化學(xué)方程式__________________;

(5)如果省略“酸化”、“逐氯”、“結(jié)晶、過(guò)濾”這三步操作,直接用試劑X調(diào)整反應(yīng)混合物的pH,對(duì)生產(chǎn)碘酸鉀有什么影響?________________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】實(shí)驗(yàn)室用濃硫酸和乙醇反應(yīng)制備乙烯,若溫度過(guò)高或加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng),制得的乙稀往往混有CO2、SO2、H2O(氣體少量)請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)試分析CO2和SO2是怎么樣產(chǎn)生的? (用一句話說(shuō)明)

(2)試用下圖所示的裝置設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證制得的氣體中確實(shí)含有CO2和SO2、H2O(g),按氣流的方向,各裝置的連接順序是:

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)若觀察到:從左到右A瓶中品紅溶液褪色,B瓶中高錳酸鉀溶液顏色逐漸變淺,C瓶中品紅溶液不褪色,則A瓶的作用是______,B瓶的作用是______,C瓶的作用是______。

(4)裝置中所加的試劑名稱是______,它可以驗(yàn)證的氣體是______,簡(jiǎn)述確定裝置在整套裝置中的位置的理由是___ ___

(5)裝置中所盛溶液的名稱是______,它可以用來(lái)驗(yàn)證的氣體是______。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】以下物質(zhì)按照強(qiáng)電解質(zhì)、弱電解質(zhì)、非電解質(zhì)、能導(dǎo)電的順序排列的選項(xiàng)是

A 氯化氫 氨氣 甲烷

B H2SO4 HF 乙醇 氯化鈉溶液

C 氫氧化鋇 氫氧化鈣 二氧化碳 氨水

D 氯化氫 食醋 葡萄糖

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列溶液一定顯酸性的是

A.含H+的溶液

Bc(OH-)<c(H+)的溶液

CpH<7的溶液

D.能與金屬Al反應(yīng)放出H2的溶液

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說(shuō)法正確的是

A.將22.4 L HCl溶于水配制1 L溶液,其溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為1.0 mol/L

B.1 mol/L的Na2CO3溶液中含有2 mol Na

C.500 mL 0.5 mol/L的(NH42SO4溶液中含有NH4+個(gè)數(shù)為0.5NA(NA為阿伏加德羅常數(shù)

D.Na濃度為0.2 mol/L的Na2SO4溶液中SO42-濃度為0.1 mol/L

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