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中國(guó)提出力爭(zhēng)于2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，因此碳的捕集和利用成了研究的重點(diǎn)
（1）目前國(guó)際空間站處理CO2的一個(gè)重要方法是將CO2還原，所涉及的反應(yīng)方程式為CO2（g）+4H2（g）
R
u
CH4（g）+2H2O（g）。已知H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的升高而增加。若溫度從300℃升至400℃，重新達(dá)到平衡V正
增大
增大
（填“增大”、“減小”或“不變”）；化學(xué)平衡常數(shù)K
減小
減小
（填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）在常壓、Ru/TiO2催化下，CO2和H2混和氣體（體積比1：4，總物質(zhì)的量5mol）進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)相同時(shí)間時(shí)測(cè)得CO2轉(zhuǎn)化率、CH4和CO選擇性隨溫度變化情況分別如圖1和圖2所示（選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH4或CO的百分比）。
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反應(yīng)Ⅰ：CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）ΔH1
反應(yīng)II：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2
①下列說(shuō)法不正確的
CD
CD
。
A．ΔH1大于零
B．溫度可影響產(chǎn)物的選擇性
C．CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減少
D．其他條件不變，將CO2和H2的初始體積比改變?yōu)?：3，可減小CO2平衡轉(zhuǎn)化率
②350℃，反應(yīng)I在t1時(shí)刻達(dá)到平衡，平衡時(shí)容器體積為2L，該溫度下反應(yīng)I的平衡常數(shù)為
625
V
2
a
2
625
V
2
a
2
。
③在密閉容器中通入3mol的H2和1mol的CO2，分別在壓強(qiáng)為1MPa和10MPa下進(jìn)行反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中對(duì)平衡體系的三種物質(zhì)（CO2、CO、CH4）進(jìn)行分析，其中溫度對(duì)CO和CH4在三種物質(zhì)中的體積分?jǐn)?shù)影響如圖3所示。
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1MPa時(shí)表示CH4平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化關(guān)系的曲線分別是
b
b
；M點(diǎn)平衡體積分?jǐn)?shù)高于N點(diǎn)的原因是
溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡正向移動(dòng)，水的體積分?jǐn)?shù)增大，CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)減少，有利于反應(yīng)②逆向移動(dòng)，故高壓時(shí)，CO體積分?jǐn)?shù)降低，M點(diǎn)高于N點(diǎn)（或者，溫度相同時(shí)，降低壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng)，水的體積分?jǐn)?shù)減小，CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)增大，有利于反應(yīng)②平衡正向移動(dòng)，故低壓時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)增大，M點(diǎn)高于N點(diǎn)）
溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡正向移動(dòng)，水的體積分?jǐn)?shù)增大，CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)減少，有利于反應(yīng)②逆向移動(dòng)，故高壓時(shí)，CO體積分?jǐn)?shù)降低，M點(diǎn)高于N點(diǎn)（或者，溫度相同時(shí)，降低壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng)，水的體積分?jǐn)?shù)減小，CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)增大，有利于反應(yīng)②平衡正向移動(dòng)，故低壓時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)增大，M點(diǎn)高于N點(diǎn)）
。
（3）科學(xué)家利用Li4SiO4吸附CO2有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。為了探究Li4SiO4的吸附效果，在剛性容器中放入1000g的Li4SiO4，通入10mol不同比例的N2和CO2混合氣體，控制反應(yīng)時(shí)間均為2小時(shí)，得到Li4SiO4吸附CO2后固體樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖4所示。
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②反應(yīng)為
放熱
放熱
反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）。
②若在A點(diǎn)CO2的吸收率為70%，A點(diǎn)的縱坐標(biāo)y的值為
123.1
123.1
。
【答案】增大；減小；CD；
625
V
2
a
2
；b；溫度相同時(shí)，增大壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡正向移動(dòng)，水的體積分?jǐn)?shù)增大，CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)減少，有利于反應(yīng)②逆向移動(dòng)，故高壓時(shí)，CO體積分?jǐn)?shù)降低，M點(diǎn)高于N點(diǎn)（或者，溫度相同時(shí)，降低壓強(qiáng)使反應(yīng)①平衡逆向移動(dòng)，水的體積分?jǐn)?shù)減小，CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)增大，有利于反應(yīng)②平衡正向移動(dòng)，故低壓時(shí)，CO的體積分?jǐn)?shù)增大，M點(diǎn)高于N點(diǎn)）；放熱；123.1
【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：2024/4/20 14:35:0組卷：12引用：2難度：0.7
相似題
  • 1．隨著人們的物質(zhì)生活水平的不斷提高和工業(yè)化快速發(fā)展，環(huán)境污染也日益加重，空氣中有毒氣體主要包括SO2、CO、NOx、烴類等等。
    （1）在一定條件下，CH4可與NOx反應(yīng)除去NOx，已知有下列熱化學(xué)方程式：①CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=-890.3 kJ/mol
    ②N2（g）+2O2（g）?2NO2（g）ΔH=+67.0 kJ/mol
    ③H2O（g）=H2O（l）ΔH=-41.0 kJ/mol
    則CH4（g）+2NO2（g）?CO2（g）+2H2O（g）+N2（g）ΔH=
     
    kJ/mol
    （2）在2L的密閉容器中按物質(zhì)的量之比1：2充入CO和H2，發(fā)生反應(yīng)CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH。測(cè)得CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度及不同壓強(qiáng)的變化如圖所示，P2和195℃時(shí)n（H2）隨時(shí)間的變化結(jié)果如表所示。n（H2）在P2及195℃時(shí)隨時(shí)間變化如表所示。
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    t/min 0 1 3 5
    n（H2）/mol 8 5 4 4
    ①該反應(yīng)的ΔH
     
    0（填“＞”、“＜”或“=”），原因是
     
    。
    ②在P2及195℃時(shí)，在0～2min,平均反應(yīng)速率v（CH3OH）=
     
    。
    ③能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是
     
    。
    a.容器內(nèi)混合氣體壓強(qiáng)保持不再變化
    b.CO和H2的轉(zhuǎn)化率之比不再變化
    c.容器內(nèi)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化
    d.容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化
    ④P2及195℃下，在B點(diǎn)時(shí)，v（正）
     
    v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）。
    ⑤下列說(shuō)法不正確的是
     
    。
    a.將容器體積變?yōu)?L，再次達(dá)平衡時(shí)，CO的物質(zhì)的量濃度為原平衡的2倍
    b.該反應(yīng)在任何條件下都能自發(fā)進(jìn)行
    c.充分反應(yīng)后，容器內(nèi)只存在CH3OH分子
    d.升高溫度，
    n
    （
    C
    H
    3
    OH
    ）
    n
    （
    CO
    ）
    減小
    ⑥在P2及195℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
     
    （用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，結(jié)果用含P2的分式表示）。
    發(fā)布：2024/9/20 9:0:9組卷：4引用：1難度：0.4
  • 2．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H2在金屬催化劑表面可以合成CH4，普遍反應(yīng)路徑有三種，其中一種反應(yīng)路徑經(jīng)歷HCOO*中間體。某小組研究了金屬鈷的不同晶面【FCC（111）、HCP（10-10）、HCP（10-11）】對(duì)HCOO*這種反應(yīng)路徑的催化效果，相關(guān)基元反應(yīng)能量變化如下表（*指微粒吸附在催化劑表面）：
    基元反應(yīng)步驟 FCC（111） HCP（10-10） HCP（10-11）
    活化能（eV） 反應(yīng)熱（eV） 活化能（eV） 反應(yīng)熱（eV） 活化能（eV） 反應(yīng)熱（eV）
    CO2*+H*→HCOO* 0.46 -0.52 0.66 -0.12 0.20 -0.69
    HCOO*+H*→HCOOH* 1.27 0.73 0.23 -0.16 1.36 0.78
    HCOOH*→CHO*+OH* 0.76 -0.11 0.44 -0.18 0.96 -0.47
    CHO*+H*→CH2O* 0.53 0.15 0.42 0.14 0.54 0.15
    CH2O*+H*→CH2OH* 0.90 0.27 0.80 0.08 1.37 0.69
    CH2OH*→CH2*+OH* 0.70 -0.63 0.33 -0.47 0.60 -1.02
    （1）寫(xiě)出在FCC（111）晶面反應(yīng)的控速步基元反應(yīng)：
     
    。
    （2）僅比較表格數(shù)據(jù)可知，CO2和H2在該條件下合成CH4，
     
    晶面的催化效果最好。
    Ⅱ.CO2和H2一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
    反應(yīng)Ⅱ：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）   ΔH2
    （3）上述反應(yīng)中相關(guān)物質(zhì)能量如圖1所示。計(jì)算ΔH2=
     
    kJ/mol。
    （4）向VL密閉容器中通入3molH2、1molCO2，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)。相同時(shí)間內(nèi)溫度對(duì)CO2轉(zhuǎn)化率及CH3OH和CO產(chǎn)率的影響如圖2所示。CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因可能是
     
    。表示CH3OH產(chǎn)率隨溫度變化的曲線是
     
    （填“a”或“b”）。
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    （5）假設(shè)體系中只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，在某溫度下反應(yīng)tmin達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為30%，CO2對(duì)CH3OH的選擇性為40%（CH3OH選擇性=
    C
    H
    3
    OH
    產(chǎn)率
    C
    O
    2
    轉(zhuǎn)化率
    ），則0～tmin內(nèi)H2的反應(yīng)速率為
     
    mol/（L?min），反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)為
     
    （結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。
    Ⅲ.2021年我國(guó)科學(xué)家首先實(shí)現(xiàn)了從CO2到淀粉的全人工合成。其中的一個(gè)步驟是利用新型電化學(xué)催化裝置（如圖所示）將CO2轉(zhuǎn)化為CH3COOH。
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    （6）寫(xiě)出該過(guò)程中陰極的電極反應(yīng)式：
     
    。
    發(fā)布：2024/9/20 8:0:8組卷：7引用：2難度：0.5
  • 3．自熱化學(xué)鏈重整制氫CLR（a）工藝的原理如圖所示：
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    回答下列問(wèn)題：
    （1）25℃、101kPa時(shí)，5.9gNi與足量O2反應(yīng)生成NiO放出47.2kJ的熱量，則在“空氣反應(yīng)器”中發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
     
    。
    （2）“燃料反應(yīng)器”中發(fā)生的部分反應(yīng)有：
    （Ⅰ）CO（g）+NiO（s）=CO2（g）+Ni（s）ΔH1=-47.0kJ/mol 平衡常數(shù)K1
    （Ⅱ）CH4（g）+4NiO（s）=CO2（g）+2H2O（g）+4Ni（s）ΔH2=+137.7kJ/mol 平衡常數(shù)K2
    （Ⅲ）CH4（g）+3CO2（g）=4CO（g）+2H2O（g）ΔH3=akJ/mol 平衡常數(shù)K3
    ①CO2的電子式：
     
    。
    ②K1、K2、K3之間的關(guān)系是：
     
    。
    ③在
     
    （填“高溫”或“低溫”）情況下有利于反應(yīng)Ⅲ的自發(fā)進(jìn)行。
    （3）“水汽轉(zhuǎn)換反應(yīng)器”中發(fā)生的反應(yīng)為CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g），將天然氣看作是純凈的CH4（假定向水汽轉(zhuǎn)換反應(yīng)器中補(bǔ)充的水的物質(zhì)的量等于甲烷的物質(zhì)的量），若在t℃時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，水汽轉(zhuǎn)換反應(yīng)器中達(dá)平衡時(shí)CO、H2O、H2、CO2濃度之比為1：x：3：1，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
     
    。
    （4）甲烷制氫傳統(tǒng)工藝有水蒸氣重整部分氧化重整以及聯(lián)合重整等，CLR（a）工藝重整是一種聯(lián)合重整，涉及反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：
    水蒸氣重整反應(yīng)：CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）ΔH=+192kJ/mol
    部分氧化重整反應(yīng)：CH4（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2（g）ΔH=-768kJ/mol
    ①采用水蒸氣重整的優(yōu)點(diǎn)是：
     
    ；
    ②上述兩個(gè)反應(yīng)的缺點(diǎn)之一是在制取氫氣的同時(shí)產(chǎn)生大量溫室氣體CO2，若用NaOH溶液來(lái)吸收CO2，寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式：
     
    ；
    ③若上述兩個(gè)反應(yīng)在保持自熱條件下（假設(shè)無(wú)熱量損失），理論上2molCH4至多可獲得H2的物質(zhì)的量為
     
    （結(jié)果保留1位小數(shù)）。
    發(fā)布：2024/9/20 9:0:9組卷：0引用：2難度：0.5
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