利用CO2制甲烷可實現(xiàn)碳中和，CO2催化加氫合成CH4反應(yīng)為CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g） ΔH=-165kJ?mol-1
（1）CO2催化加氫合成CH4過程中，CO2活化的可能途徑如題圖1所示，CO是CO2活化的優(yōu)勢中間體，原因是 生成中間體CO反應(yīng)的活化能小，反應(yīng)速率快、CO中間體能量低，穩(wěn)定，有利于生成生成中間體CO反應(yīng)的活化能小，反應(yīng)速率快、CO中間體能量低，穩(wěn)定，有利于生成。
（2）CeO2催化CO2與H2轉(zhuǎn)化為CH4的機理如題圖2所示。
①步驟（ⅱ）中相關(guān)的碳原子軌道雜化類型的變化為 由sp雜化轉(zhuǎn)變?yōu)閟p2雜化由sp雜化轉(zhuǎn)變?yōu)閟p2雜化。
②催化劑中摻入少量CaO，用Ca2+替代CeO2結(jié)構(gòu)中部分Ce4+形成CaxCe1-xOy，可提高催化效率的原因是 結(jié)構(gòu)中氧空位增加結(jié)構(gòu)中氧空位增加。
③催化劑CeO2在催化過程中由CeO2轉(zhuǎn)變成CeO2-x晶胞的組成結(jié)構(gòu)變化如題圖3所示，一個CeO2-x晶胞中Ce4+和Ce3+個數(shù)比為 1-2x2x1-2x2x。
（3）CO2催化加氫合成甲烷時，選用Ni和Ni-CeO2作催化劑時，反應(yīng)相同時間，測得CO2轉(zhuǎn)化率和生成CH4選擇性隨溫度變化的影響分別如題圖4和題圖5所示。
①以Ni為催化劑，高于320℃后，CO2轉(zhuǎn)化率上升的主要原因是 高于320℃后，Ni催化劑活性隨溫度升高而增強，和溫度升高的共同作用使CO2催化加氫合成甲烷反應(yīng)速率加快，使CO2轉(zhuǎn)化率上升高于320℃后，Ni催化劑活性隨溫度升高而增強，和溫度升高的共同作用使CO2催化加氫合成甲烷反應(yīng)速率加快，使CO2轉(zhuǎn)化率上升。
②以Ni-CeO2為催化劑，高于320℃后，CO2轉(zhuǎn)化率略有下降的可能原因是 高于320℃后，溫度升高對反應(yīng)速率的影響小于催化劑活性減弱對反應(yīng)速率的影響，CO2催化加氫合成甲烷反應(yīng)速率下降；CO2催化加氫合成甲烷反應(yīng)放熱，溫度升高不利于提高CO2轉(zhuǎn)化率高于320℃后，溫度升高對反應(yīng)速率的影響小于催化劑活性減弱對反應(yīng)速率的影響，CO2催化加氫合成甲烷反應(yīng)速率下降；CO2催化加氫合成甲烷反應(yīng)放熱，溫度升高不利于提高CO2轉(zhuǎn)化率。
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【答案】生成中間體CO反應(yīng)的活化能小，反應(yīng)速率快、CO中間體能量低，穩(wěn)定，有利于生成；由sp雜化轉(zhuǎn)變?yōu)閟p2雜化；結(jié)構(gòu)中氧空位增加；；高于320℃后，Ni催化劑活性隨溫度升高而增強，和溫度升高的共同作用使CO2催化加氫合成甲烷反應(yīng)速率加快，使CO2轉(zhuǎn)化率上升；高于320℃后，溫度升高對反應(yīng)速率的影響小于催化劑活性減弱對反應(yīng)速率的影響，CO2催化加氫合成甲烷反應(yīng)速率下降；CO2催化加氫合成甲烷反應(yīng)放熱，溫度升高不利于提高CO2轉(zhuǎn)化率
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【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/10/21 5:0:2組卷：15引用：2難度：0.5
相似題
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1．A、B、C、D、E、F是元素周期表中前四周期元素，且原子序數(shù)依次增大，其相關(guān)信息如下：
①A的周期序數(shù)等于其主族序數(shù)；
②B、D原子的L層中都有兩個未成對電子；
③E元素原子最外層電子排布式為（n+1）Sn（n+1）Pn-1；
④F原子有四個能層，K、L、M全充滿，最外層只有一個電子．
試回答下列問題：
（1）基態(tài)E原子中，電子占據(jù)的最高能層符號為，F(xiàn)的價層電子排布式為．
（2）B、C、D的電負性由大到小的順序為（用元素符號填寫），C與A形成的分子CA3的VSEPR模型為．
（3）B和D分別與A形成的化合物的穩(wěn)定性：BA4小于A2D，原因是．
（4）以E、F的單質(zhì)為電極，組成如圖1所示的裝置，E極的電極反應(yīng)式為．
（5）向盛有F的硫酸鹽FSO4的試管里逐滴加入氨水，首先出現(xiàn)藍色沉淀，繼續(xù)滴加氨水，藍色沉淀溶解，得到深藍色溶液，再向深藍色透明溶液中加入乙醇，析出深藍色晶體．藍色沉淀溶解的離子方程式為．
（6）F的晶胞結(jié)構(gòu)（面心立方）如圖2所示：已知兩個最近的F的距離為acm,F的密度為g/cm3（阿伏加德羅常數(shù)用NA表示，F(xiàn)的相對原子質(zhì)量用M表示）發(fā)布：2025/1/18 8:0:1組卷：14引用：2難度：0.5 -
2．鐵及其化合物在生產(chǎn)生活及科學(xué)研究方面應(yīng)用非常廣泛。
（1）基態(tài)Fe原子的價層電子的電子排布圖為；其最外層電子的電子云形狀為。
（2）（NH4）2Fe（SO4）2?6H2O俗稱摩爾鹽
①NH4+電子式為。
②N、O兩元素的第一電離能由大到小的順序為（用元素符號表示）
③SO42-中S原子的雜化方式為，VSEPR模型名稱為。
（3）K3[Fe（CN）6]晶體中中心原子的配位數(shù)為；晶體的配位體為（用化學(xué)符號表示）
（4）FeS2晶體的晶胞如圖（c）所示。晶胞邊長為a nm、FeS2相對式量為M，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，其晶體密度的計算表達式為g?cm-3發(fā)布：2025/1/5 8:0:1組卷：7引用：1難度：0.7 -
3．碳及其化合物有著重要用途?；卮鹣铝袉栴}：
（1）基態(tài)碳原子的價層電子排布圖為。
（2）在CH2=CHCN中，碳原子的雜化方式有、，所含σ鍵數(shù)目和π鍵數(shù)目之比為。
（3）甲烷、水、氨氣中C、O、N原子均采用sp3雜化方式，VSEPR模型均為正四面體構(gòu)型，比較三者鍵角的大小（由大到小，用H一R-H表示），其原因是。
（4）C60室溫下為紫紅色固體，不溶于水，能溶于四氯化碳等非極性溶劑。據(jù)此判斷C60的晶體類型是。
（5）C60晶胞結(jié)構(gòu)如圖，C60分子處于頂點和面心。已知：C60晶胞棱長為14.20? （1?=10-8cm），則C60的晶體密度為g/cm3。
C60體中存在正四面體空隙（例如1、3、6、7四點構(gòu)成）和正八面體空隙（例如3、6、7、8、9、12六點構(gòu)成），則平均每一個C60晶胞中有個正四面體空隙和4個正八面體空隙。當堿金屬元素全部占滿所有空隙后，這類C60摻雜物才具有超導(dǎo)性。若用金屬銫（Cs）填滿所有空隙，距離最近的兩個Cs原子間的距離為?。發(fā)布：2025/1/5 8:0:1組卷：53引用：2難度：0.4
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