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我國科學(xué)家利用Fe2Na3/紅紫素催化劑實現(xiàn)CO2還原制備CO,利用可見光催化還原CO2,將CO2轉(zhuǎn)化為增值化學(xué)原料(HCOOH、HCHO、CH3OH等),這被認(rèn)為是一種可持續(xù)的CO2資源化有效途徑。
(1)已知幾種物質(zhì)的燃燒熱(ΔH)如表1所示:
物質(zhì) HCHO(g) H2(g)
燃燒熱(ΔH)/(kJ?mol-1 -570.8 -285.8
已知:H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44kJ?mol-1。CO2(g)+2H2(g)?HCHO(g)+H2O(g)ΔH=
+43.2
+43.2
kJ?mol-1
(2)在一定溫度下,將1molCO2(g)和3molH2(g)通入某恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?HOOH(g),測得不同時刻容器中CO2的體積分?jǐn)?shù)[φ(CO2)]如表2所示。
t/min 0 10 20 30 40 50
φ(CO2 0.250 0.230 0.215 0.205 0.200 0.200
達(dá)到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為
25%
25%
。
(3)將n(CO2):n(H2)=1:4的混合氣體充入某密閉容器中,同時發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2。
反應(yīng)1:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g).ΔH1=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)2:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2<0。
在不同溫度、壓強下,測得相同時間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率如圖1。0.1MPa時,CO2的轉(zhuǎn)化率在600℃之后隨溫度升高而增大的主要原因是
反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進行,且相同時間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量
反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進行,且相同時間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量
。
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(4)在一定溫度下,向容積為2L的恒容密閉容器中充入1molCO2(g)和nmolH2(g),僅發(fā)生(3)中的反應(yīng)2。實驗測得CH3OH的平衡分壓與起始投料比[
n
H
2
n
C
O
2
]的關(guān)系如圖2。
①起始時容器內(nèi)氣體的總壓強為8pkPa,若10min時反應(yīng)到達(dá)c點,則0~10min內(nèi),v(H2)=
0.075
0.075
mol?L-1?min-1
②b點時反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
1
27
p
2
1
27
p
2
(用含p的表達(dá)式表示)(kPa)-2。(已知:用氣體分壓計算的平衡常數(shù)為Kp,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
(5)我國科學(xué)家開發(fā)催化劑,以惰性材料為陽極,在酸性條件下電解還原CO2制備HCHO,其陰極的電極反應(yīng)式為
CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O
CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O
。
(6)我國學(xué)者探究了BiIn合金催化劑電化學(xué)還原CO2生產(chǎn)HCOOH的催化性能及機理,并通過DFT計算催化劑表面該還原過程的物質(zhì)的相對能量,如圖3所示(帶“*”表示物質(zhì)處于吸附態(tài))。試從圖3分析,采用BiIn合金催化劑優(yōu)于單金屬Bi催化劑的原因:
相對于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進CO2的吸附,增強對*OCHO中間體的吸附
相對于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進CO2的吸附,增強對*OCHO中間體的吸附
;BiIn合金催化劑優(yōu)于單金屬In催化劑的原因:
相對于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能
相對于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能
。

【答案】+43.2;25%;反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進行,且相同時間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量;0.075;
1
27
p
2
;CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O;相對于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進CO2的吸附,增強對*OCHO中間體的吸附;相對于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能
【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(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:33引用:3難度:0.7
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1
    (3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
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    ①T℃時,向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進行計算)Pa2。
    ②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號)。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     
    。

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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