當(dāng)前位置： 2022-2023學(xué)年北京市房山區(qū)高三（上）期末化學(xué)試卷> 試題詳情

以CO₂為原料合成甲醇可以減少CO₂的排放，實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)利用。一種銅基催化劑對(duì)該反應(yīng)有良好的催化效果。
Ⅰ.催化反應(yīng)機(jī)理
（1）乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂）可用做CO₂捕獲劑，乙醇胺溶液能夠吸收和釋放CO₂的原因是
乙醇胺含有氨基，有堿性，可與二氧化碳和水反應(yīng)生成鹽，該鹽在較低溫度下又可以充分分解為乙醇胺和二氧化碳
乙醇胺含有氨基，有堿性，可與二氧化碳和水反應(yīng)生成鹽，該鹽在較低溫度下又可以充分分解為乙醇胺和二氧化碳
。
（2）有學(xué)者提出CO₂轉(zhuǎn)化成甲醇的催化機(jī)理如圖所示。反應(yīng)的副產(chǎn)物有
CO、H₂O
CO、H₂O
。

Ⅱ.催化劑的性能測(cè)試
一定條件下使CO₂、H₂混合氣體通過(guò)反應(yīng)器，檢測(cè)反應(yīng)器出口氣體的成分及其含量，計(jì)算CO₂的轉(zhuǎn)化率和CH₃OH的選擇性以評(píng)價(jià)催化劑的性能。
已知：i.反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)有：
a.CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH=-49.5kJ?mol^-1
b.CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）ΔH=+41.2kJ?mol^-1
ii.CH₃OH選擇性=
n
（
C
H
3
OH
）
生成
n
（
C
O
2
）
消耗
×100%
（3）220℃時(shí)，測(cè)得反應(yīng)器出口氣體中全部含碳物質(zhì)的物質(zhì)的量之比n（CH₃OH）：n（CO₂）：n（CO）=1：7.20：0.11，則該溫度下CO₂轉(zhuǎn)化率=
1
+
0
.
11
1
+
7
.
20
+
0
.
11
1
+
0
.
11
1
+
7
.
20
+
0
.
11
×100%（列出計(jì)算式）。
（4）其他條件相同時(shí)，反應(yīng)溫度對(duì)CO₂的轉(zhuǎn)化率和CH₃OH的選擇性的影響如圖所示：

①由圖1可知實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)均未達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是
CO₂的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化率未達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率
CO₂的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化率未達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率
。
②溫度高于260℃時(shí)，CO₂平衡轉(zhuǎn)化率變化的原因是
溫度升高，反應(yīng)a逆向移動(dòng)，反應(yīng)b正向移動(dòng)，溫度高于260℃時(shí)，反應(yīng)b正向移動(dòng)的程度大于反應(yīng)a逆向移動(dòng)的程度
溫度升高，反應(yīng)a逆向移動(dòng)，反應(yīng)b正向移動(dòng)，溫度高于260℃時(shí)，反應(yīng)b正向移動(dòng)的程度大于反應(yīng)a逆向移動(dòng)的程度
。
③由圖2可知，溫度相同時(shí)CH₃OH選擇性的實(shí)驗(yàn)值略高于其平衡值，從化學(xué)反應(yīng)速率的角度解釋原因
在該條件下反應(yīng)a的速率大于反應(yīng)b,單位時(shí)間內(nèi)生成甲醇的量比生成CO的量多
在該條件下反應(yīng)a的速率大于反應(yīng)b,單位時(shí)間內(nèi)生成甲醇的量比生成CO的量多
。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算；化學(xué)平衡的影響因素．

【答案】乙醇胺含有氨基，有堿性，可與二氧化碳和水反應(yīng)生成鹽，該鹽在較低溫度下又可以充分分解為乙醇胺和二氧化碳；CO、H₂O；

；CO₂的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化率未達(dá)到平衡轉(zhuǎn)化率；溫度升高，反應(yīng)a逆向移動(dòng)，反應(yīng)b正向移動(dòng)，溫度高于260℃時(shí)，反應(yīng)b正向移動(dòng)的程度大于反應(yīng)a逆向移動(dòng)的程度；在該條件下反應(yīng)a的速率大于反應(yīng)b，單位時(shí)間內(nèi)生成甲醇的量比生成CO的量多

【解答】

【點(diǎn)評(píng)】

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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：34引用：1難度：0.5

相似題

1．在催化劑作用下，可逆反應(yīng)2SiHCl₃（g）?SiH₂Cl₂（g）+SiCl₄（g）在溫度為323K和343K時(shí)SiHCl₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示（已知：反應(yīng)速率v=v_正-v_逆=k_正x²_SiHCl3-k_逆x_SiH2Cl2x_SiCl4，k_正、k_逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　?。?/h2>

A．343K時(shí)，反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為22%

B．343K時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)約為0.02

C．343K時(shí)，提高反應(yīng)物壓強(qiáng)或濃度可縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間

D．a(chǎn)處的

正

逆

=1.1，且a處的反應(yīng)速率大于b處的反應(yīng)速率

發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：40引用：1難度：0.5

解析

2．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車(chē)領(lǐng)域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有：
Si（s）+4HCl（g）═SiCl₄（g）+2H₂（g）△H=-241kJ/mol
SiHCl₃（g）+HCl（g）═SiCl₄（g）+H₂（g）△H=-31kJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl₃的熱化學(xué)方程式是

。
（2）鋁鋰形成化合物L(fēng)iAlH₄既是金屬儲(chǔ)氫材料又是有機(jī)合成中的常用試劑，遇水能得到無(wú)色溶液并劇烈分解釋放出H₂，請(qǐng)寫(xiě)出其水解反應(yīng)化學(xué)方程式

。LiAlH₄在化學(xué)反應(yīng)中通常作

（填“氧化”或“還原”）劑。工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH₄）制甲硅烷，反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl₃（g）?SiH₂Cl₂（g）+SiCl₄（g）為歧化制甲硅烷過(guò)程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不同反應(yīng)溫度下測(cè)得SiHCl₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率為

，該反應(yīng)是

反應(yīng)（填“放熱”“吸熱”）。
②323.15K時(shí)，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的最佳措施是

。
（4）比較a、b處反應(yīng)速率的大小：v_a

v_b（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v_正=k₁x²__SiHCl3，
v_逆=k₂x²__SiH2Cl2x_SiCl4，k₁、k₂分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，與反應(yīng)溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則在353.15K時(shí)
k
1
k
2
=

（保留3位小數(shù)）。
（5）硅元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是H₂SiO₃，室溫下，0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液，堿性更強(qiáng)的是

，其原因是

。
已知：H₂SiO₃：K_a1=2.0×10^-10、K_a2=1.0×10^-12，H₂CO₃：K_a1=4.3×10^-7、K_a2=5.6×10^-11
發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：61引用：2難度：0.2
解析
3．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車(chē)領(lǐng)域，三氯氫硅（SiHCl₃）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl₃時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有：
①Si（s）+4HCl（g）═SiCl₄（ g）+2H₂（g）△H=-24lkJ/mol
②SiHCl₃ （g）+HCl（g）═SiCl₄ （g）+H₂（g）△H=-3lkJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl₃的熱化學(xué)方程式是

。
（2）工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH₄）制甲硅烷，反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl₃（g）?SiH₂Cl₂（g）+SiCl₄（g）為歧化制甲硅烷過(guò)程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不同反應(yīng)溫度下測(cè)得SiHCl₃的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率為

。該反應(yīng)是

反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。②323.15K時(shí)，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的措施有

。（答一種即可）
③比較a、b處反應(yīng)速率的大小：v_a

v_b（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v_正=k₁x²_SiHCl3 v_逆=k₂x_SiH2Cl2 x_SiCl4，k₁、k₂分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，與反應(yīng)溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則在353.15K時(shí)
k
1
k
2
=

（保留3位小數(shù)）。
發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：19引用：1難度：0.5
解析

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