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利用太陽(yáng)能光解水制備的H2可用于還原CO2合成有機(jī)物,從而實(shí)現(xiàn)資源的再利用。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
Ⅰ.半導(dǎo)體光催化劑浸入水或電解質(zhì)溶液中,光照時(shí)可在其表面得到產(chǎn)物
(1)圖1為該催化劑在水中發(fā)生光催化反應(yīng)的原理示意圖。若將該催化劑置于Na2SO3溶液中,產(chǎn)物之一為
SO
2
-
4
,另一產(chǎn)物為
H2
H2
。
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Ⅱ.用H2還原CO2可以在一定條件下合成CH3OH(不考慮副反應(yīng)):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH<0。
(2)某溫度下,恒容密閉容器中,CO2和H2的起始濃度分別為amol?L-1和3amol?L-1,反應(yīng)平衡時(shí),CH3OH的產(chǎn)率為b,該溫度下反應(yīng)平衡常數(shù)的值為
b
2
27
a
2
1
-
b
4
b
2
27
a
2
1
-
b
4
。
(3)恒壓下,CO2和H2的起始物質(zhì)的量比為1:3時(shí),該反應(yīng)在無(wú)分子篩膜時(shí)甲醇的平衡產(chǎn)率和有分子篩膜時(shí)甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖2所示,其中分子篩膜能選擇性分離出H2O。
①P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率高于T點(diǎn)的原因?yàn)?
分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇產(chǎn)率升高
分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇產(chǎn)率升高

②根據(jù)圖2,在此條件下采用該分子篩膜時(shí)的最佳反應(yīng)溫度為
210
210
℃。
Ⅲ.利用有機(jī)物HCOOH分解可再生H2與CO2
(4)在催化劑作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應(yīng)機(jī)理如圖3所示。
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①若用HCOOD發(fā)生催化釋氫反應(yīng)除生成CO2外,還生成
HD
HD
(填化學(xué)式)。
②研究發(fā)現(xiàn):調(diào)節(jié)溶液pH可實(shí)現(xiàn)CO2的捕獲和釋放,已知25℃碳酸電離常數(shù)為Ka1、Ka2,當(dāng)溶液pH=12時(shí),c(H2CO3):c(
HCO
-
3
):c(
CO
2
-
3
)=1:
1012?Ka1
1012?Ka1
1024?Ka1?Ka2
1024?Ka1?Ka2
。
【答案】H2;
b
2
27
a
2
1
-
b
4
;分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,甲醇產(chǎn)率升高;210;HD;1012?Ka1;1024?Ka1?Ka2
【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:2024/6/27 10:35:59組卷:22引用:4難度:0.5
相似題
  • 1.科學(xué)家研究高效催化劑對(duì)汽車(chē)尾氣進(jìn)行無(wú)害化處理,反應(yīng)原理為2CO(g)+2NO(g)
    催化劑
    2CO2(g)+N2(g)ΔH?;卮鹣铝袉?wèn)題:
    (1)某溫度下,在密閉容器中該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡后,只改變一種條件對(duì)該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率的影響如圖甲所示:
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    ①加催化劑對(duì)反應(yīng)速率影響的圖像是
     
     (填字母,下同)。
    ②適當(dāng)升高溫度對(duì)反應(yīng)速率影響的圖像是A,該反應(yīng)的正反應(yīng)是
     
    反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。
    ③圖像D改變的條件是
     
    (任寫(xiě)一條)。
    (2)在1L密閉容器中充入CO和NO共4mol,發(fā)生反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)?2CO2(g)+N2(g)ΔH,CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、起始投料比m的關(guān)系如圖乙所示[起始投料比m=
    n
    NO
    n
    CO
    ]。
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    ①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為
     

    ②圖中a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)Ka、Kb,Kc相對(duì)大小關(guān)系是
     
    ,m1、m2、m3相對(duì)大小關(guān)系是
     

    ③若m2=1,溫度為T(mén)1,反應(yīng)達(dá)到平衡所用的時(shí)間為10min,CO的平衡轉(zhuǎn)化率為40%。達(dá)平衡過(guò)程中平均反應(yīng)速率v(N2)=
     
    mol?L-1?min-1;若T1時(shí),該容器中此四種物質(zhì)均為2mol,則此時(shí)v(正)
     
    (填“>”“<”或“=”)v(逆)。
    發(fā)布:2024/9/20 15:0:11組卷:60引用:2難度:0.5
  • 2.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(lèi)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
  • 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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