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我國將在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和。CO2的資源化利用能有效減少CO2排放，某研究小組利用工業(yè)廢氣中的CO2在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生反應：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1
已知：Ⅰ.CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2=+41.03kJ?mol-1
Ⅱ.CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH3=-90.0kJ?mol-1
（1）根據(jù)以上化學反應方程式，計算反應熱ΔH1=
-48.97kJ/mol
-48.97kJ/mol
。
（2）下列有關合成甲醇的說法中正確的是
A
A
（填標號）。
A．增大氫氣的濃度，有利于提高甲醇的產(chǎn)率
B．選擇合適的催化劑，有利于平衡正向移動
C．低溫有利于平衡正向移動，因此實際生產(chǎn)中溫度越低越好
D．高壓有利于平衡正向移動，因此實際生產(chǎn)中壓強越高越好
（3）反應溫度和催化劑組成與反應物CO2的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物甲醇的選擇性高度相關。改變溫度和催化劑組成，控制其他條件相同進行四組實驗，得到的實驗數(shù)據(jù)如下表所示：
實驗編號 溫度/℃ 催化劑組成 CO2轉(zhuǎn)化率/% 甲醇選擇性/%
甲 250 Cu/ZnO/Al2O3 12.3 42.3
乙 250 Cu/ZnO/ZrO2 30.3 87.2
丙 300 Cu/ZnO/Al2O3 15.3 38.5
丁 300 Cu/ZnO/ZrO2 30.5 60.2
注：“甲醇選擇性”是指生成甲醇的二氧化碳占所有參與反應的二氧化碳的百分比。
結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知，用CO2生產(chǎn)甲醇的最優(yōu)條件為
乙
乙
（填實驗編號）。
（4）如圖為一定溫度下，5.0×105Pa時，氫氣的轉(zhuǎn)化率α（H2）與投料比
n
（
H
2
）
n
（
C
O
2
）
n
（
H
2
）
n
（
C
O
2
）
的關系圖象，請在圖中畫出相同溫度下，壓強為1.0×105Pa時對應的變化曲線
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。
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（5）某研究小組采用甲醇燃料電池，以石墨為電極材料進行電解飽和NaCl溶液的實驗，裝置如圖所示：
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①甲醇燃料電池工作時，甲醇應由
a
a
（填“a”或“b”）口通入。該燃料電池的正極反應式為
O2+4H++4e-=2H2O
O2+4H++4e-=2H2O
。
②電解一段時間后，c1、c2電極上均有氣體產(chǎn)生，其中c2電極上得到的是
H2
H2
，電解NaCl溶液的離子方程式為
2Cl-+2H2O
電解
Cl2↑+H2↑+2OH-
2Cl-+2H2O
電解
Cl2↑+H2↑+2OH-
。

【答案】-48.97kJ/mol；A；乙；菁優(yōu)網(wǎng)；a；O2+4H++4e-=2H2O；H2；2Cl-+2H2O
電解
Cl2↑+H2↑+2OH-
【解答】
【點評】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書面同意，不得復制發(fā)布。
發(fā)布：2024/9/19 0:0:8組卷：10引用：2難度：0.5
相似題

  • 1．氫能是一種公認的高熱值清潔能源，目前世界各國正致力于將高污染高排放的碳能源，過渡成清潔高效低排放的氫能源。
    （1）我國氫氣的主要來源是焦爐氣制氫，所制得的氫氣含有較多的CO和H2S，干法脫硫是用氧化鐵將硫元素轉(zhuǎn)化為硫化鐵。干法脫硫的反應方程式為
     
    。
    （2）我國科研人員用木屑水蒸氣氣化制取氫燃料，在一定條件下，反應器中存在的主要反應如下：
    Ⅰ.C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）ΔH1
    Ⅱ.C（s）+2H2（g）?CH4（g）ΔH2
    Ⅲ.CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH3
    Ⅳ.CH4（g）+2H2O（g）?CO2（g）+4H2（g）ΔH4
    ①為研究反應Ⅱ的熱效應，以0.1molC（s）、0.2molH2（g）或0.1molCH4（g）為初始原料，在1023K、100kPa條件下，分別在恒壓容器中進行反應。達平衡時，以C（s）、H2（g）為原料，體系向環(huán)境放熱akJ；以CH4（g）為原料，體系從環(huán)境吸熱bkJ。忽略副反應熱效應，則反應Ⅱ焓變ΔH2（1023K、100kPa）═
     
    。
    研究表明CaO的添加量按照CaO中所含的Ca和木屑所含C的物質(zhì)的量比
    n
    （
    C
    a
    ）
    n
    （
    C
    ）
    確定，在750℃，控制水蒸氣流量為定值，探究催化劑的催化效果，結(jié)果如下表所示。
    n
    （
    C
    a
    ）
    n
    （
    C
    ）
    		 氣體體積分數(shù)/% 轉(zhuǎn)化率/%
    H2 CO CO2 CH4
    0 45.58 22.70 22.37 7.54 61.22
    0.5 52.95 21.74 19.11 5.14 56.59
    1.0 58.62 22.37 12.60 5.31 61.42
    ②
    n
    （
    C
    a
    ）
    n
    （
    C
    ）
    由0到0.5時，H2的體積分數(shù)顯著增加的原因
     
    。
    ③隨著反應的進行，發(fā)現(xiàn)CaO的吸收能力逐漸降低，原因是
     
    。
    ④750℃，
    n
    （
    C
    a
    ）
    n
    （
    C
    ）
    ═1.0，假設各反應達平衡后氣體組成如上表，平衡總壓為PMPa,則反應Ⅰ的壓強平衡常數(shù)KP═
     
    MPa（保留1位小數(shù)）。
    （3）將氫氣儲存于液體燃料中，可以解決氫氣的安全高效存儲和運輸。由于甲醇具有單位體積儲氫量高、活化溫度低等優(yōu)點，是理想的液體儲氫分子。我國學者構(gòu)建一種雙功能結(jié)構(gòu)的催化劑，反應過程中，在催化劑的表面同時活化水和甲醇。如圖是甲醇脫氫轉(zhuǎn)化的反應歷程（TS表示過渡態(tài)）。
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    根據(jù)圖判斷甲醇脫氫反應中斷裂的化學鍵是
     
    。

    發(fā)布：2024/11/10 8:0:1組卷：7引用：2難度：0.5

  • 2．（1）已知：
    甲醇脫水反應   2CH3OH（g）═CH3OCH3（g）+H2O（g）△H1=-23.9kJ?mol-1
    甲醇制烯烴反應  2CH3OH（g）═C2H4 （g）+2H2O（g）△H2=-29.1kJ?mol-1
    乙醇異構(gòu)化反應  C2H5OH （g）═CH3OCH3（g）△H3=+50.7kJ?mol-1
    則乙烯氣相直接水合反應的熱化學方程式為：
     
    。
    （2）如圖為乙烯氣相直接水合法制備乙醇中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關系（其中n（H2O）：n（C2H4）=1：1）。
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    若p2=8.0MPa,列式計算A點的平衡常數(shù)Kp=
     
    （用平衡分壓代替平衡濃度計算；分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)；結(jié)果保留到小數(shù)點后兩位）；
    （3）以乙烯為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極）。
    ①若KOH溶液足量，則負極的電極反應式
     
    。
    ②若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為0.75mol,當有0.25mol乙烯參與反應時（假設電解質(zhì)溶液體積變化忽略不計），則反應后電解質(zhì)溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是
     
    。

    發(fā)布：2024/11/4 8:0:2組卷：21引用：1難度：0.6

  • 3．肼（N2H4）作為一種重要的氮氫化合物，氫質(zhì)量分數(shù)高達12.5%，完全分解產(chǎn)物為H2和N2，是一種理想的液體氫源。N2H4分解過程中發(fā)生完全分解和不完全分解。
    完全分解：N2H4（g）?N2（g）+2H2（g）△H1=-50.6kJ?mol-1    I
    不完全分解：3N2H4（g）?4NH3（g）+N2（g）△H2                       II
    反應II的焓變不易測量，現(xiàn)查表得如下數(shù)據(jù)：
    2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）△H3=+92kJ?mol-1 （該反應實際未發(fā)生）
    （1）反應II在
     
    （填高溫、低溫或任意溫度）條件下可以自發(fā)進行。
    （2）在體積固定的密閉容器中，以Ir/Al2O3為催化劑，在不同溫度下（催化劑均未失活）分解等量N2H4（一開始體系中無其他氣體），測得反應相同時間后的N2H4、NH3和H2體積分數(shù)如圖1所示：
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    ①下列說法正確的是
     

    A．據(jù)圖可知200℃時，反應 I的活化能低于反應II的活化能
    B.300℃后N2H4的體積分數(shù)略有提高，可能由于反應II逆向移動導致
    C．換用選擇更高的Ni/Ir復合催化劑可提高N2H4的平衡轉(zhuǎn)化率
    D.400℃是該制氫工藝比較合適的生產(chǎn)溫度
    ②若某溫度下在1L體積固定的密閉容器中加入1molN2H4，反應一段時間后達到平衡狀態(tài)，此時H2與NH3的物質(zhì)的量均為0.4mol。請計算該溫度下反應 I的平衡常數(shù)KC=
     
    （Kc為用氣體的濃度表示的平衡常數(shù)）
    ③若在600～1000℃下進行上述實驗，請預測并在上圖中補充H2體積分數(shù)的變化趨勢。
    （3）近期，來自四位非洲的女孩打造了一臺靠尿液驅(qū)動的發(fā)電機，其原理是把尿液以電解的方式分離出提供設備發(fā)電使用的氫氣的技術(shù)，同時將尿液脫氮（轉(zhuǎn)化為大氣循環(huán)的無污染氣體）減輕生活污水處理。以純尿液為電解液（以NH4+表示尿液中氮元素的存在形式），寫出該電解過程的總反應方程式：
     

    發(fā)布：2024/11/10 8:0:1組卷：4引用：1難度：0.6
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