(1)2017年中科院某研究團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)一種新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能符合催化劑,成功實(shí)現(xiàn)了CO2直接加氫制取辛烷值汽油,該研究成果被評(píng)價(jià)為“CO2催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的突破性進(jìn)展”。
已知:H2(g)+12O2(g)=H2O(l)△H1 =-a kJ/mol
C8H18 (l)+252O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)△H2=-b kJ/mol
試寫出25℃、101kPa條件下,CO2與H2反應(yīng)生成汽油(以C8H18表示)的熱化學(xué)方程式8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(1)+16H2O(1)△H=-(25a-b)kJ/mol8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(1)+16H2O(1)△H=-(25a-b)kJ/mol。
(2)利用CO2及H2為原料,在合適的催化劑(如Cu/ZnO催化劑)作用下,也可合成CH3OH,涉及的反應(yīng)有:
甲:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-53.7 kJ?mol-1 平衡常數(shù) K1
乙:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H=+41.2 kJ?mol-1 平衡常數(shù)K2
①CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=K1K2K1K2(用含K1、K2的表達(dá)式表示),該反應(yīng)△H小于小于0(填“大于”或“小于”)。
②提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有降低溫度、減小產(chǎn)物濃度、增大壓強(qiáng)等降低溫度、減小產(chǎn)物濃度、增大壓強(qiáng)等(填寫兩項(xiàng))。
③催化劑和反應(yīng)體系的關(guān)系就像鎖和鑰匙的關(guān)系一樣,具有高度的選擇性。下列四組實(shí)驗(yàn),控制CO2和H2初始投料比均為1:2.2,經(jīng)過相同反應(yīng)時(shí)間(t1min)
1
2
25
2
K
1
K
2
K
1
K
2
溫度(K) | 催化劑 | CO2轉(zhuǎn)化率(%) | 甲醇選擇性(%) | 綜合選項(xiàng) |
543 | Cu/ZnO納米棒材料 | 12.3 | 42.3 | A |
543 | Cu/ZnO納米片材料 | 11.9 | 72.7 | B |
553 | Cu/ZnO納米棒材料 | 15.3 | 39.1 | C |
553 | Cu/ZnO納米片材料 | 12.0 | 70.6 | D |
B
B
(填字母符號(hào))。(3)以CO、H2為原料合成甲醇的反應(yīng)為:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)。在體積均為2L的三個(gè)恒容密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分別都充入1molCO和2molH2,三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變。圖1為三個(gè)容器中的反應(yīng)均進(jìn)行到5min時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)示意圖,其中有一個(gè)容器反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)。
①0~5 min時(shí)間內(nèi)容器Ⅱ中用CH3OH表示的化學(xué)反應(yīng)速率為
0.0875mol/(L?min)
0.0875mol/(L?min)
。②三個(gè)容器中一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是容器
Ⅲ
Ⅲ
(填寫容器代號(hào))。【考點(diǎn)】熱化學(xué)方程式;化學(xué)平衡常數(shù)的含義.
【答案】8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(1)+16H2O(1)△H=-(25a-b)kJ/mol;;小于;降低溫度、減小產(chǎn)物濃度、增大壓強(qiáng)等;B;0.0875mol/(L?min);Ⅲ
K
1
K
2
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:22引用:4難度:0.5
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1.氫在地球上主要以化合態(tài)的形式存在,是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì),它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%,屬于二次能源.工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多,常見的有水電解制氫,煤炭氣化制氫,重油及天然氣水蒸氣催化制氫等.氫氣是一種理想的綠色能源,如圖1為氫能產(chǎn)生和利用的途徑:
(1)圖1的四個(gè)過程中能量轉(zhuǎn)化形式有
A.2種 B.3種 C.4種 D.4種以上
(2)電解過程要消耗大量的電能,而使用微生物作催化劑在陽光下也能分解水.
2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通電2H2(g)+O2(g)△H2光照催化劑
以上反應(yīng)的△H1
(3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依據(jù)圖2能量變化寫出氫氣燃燒生產(chǎn)液態(tài)水的熱化學(xué)方程式
(4)氫能利用需要選擇合適的儲(chǔ)氫材料.
①NaBH4是一種重要的儲(chǔ)氫載體,能與水反應(yīng)生成NaBO2,且反應(yīng)前后B的化合價(jià)不變,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
②鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣生產(chǎn)氫化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)釋放出氣態(tài)氫,根據(jù)平衡移動(dòng)的原理,可改變的條件之一是
③一定條件下,如圖3所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫,使C7H8轉(zhuǎn)化為C7H14,則電解過程中產(chǎn)生的氣體X 為發(fā)布:2024/12/17 8:0:2組卷:38引用:1難度:0.5 -
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