通過化學(xué)的方法實現(xiàn)CO2的資源化利用是一種理想的CO2減排途徑。
Ⅰ.利用酸性水溶液電解池在鉑電極上捕集CO2制儲氫物質(zhì)HCOOH
(1)CO2被 還原還原(填“氧化”或“還原”)為HCOOH,該鉑電極為 陰陰極。
(2)寫出該鉑電極的電極方程式 CO2+2e-+2H+=HCOOHCO2+2e-+2H+=HCOOH。
(3)當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移3mol電子時,理論上可生成HCOOH 6969g。
Ⅱ.利用CO2制備CO
一定溫度下,在恒容密閉容器中投入一定量CO2和H2進行反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)
(4)下列事實能說明上述反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是 CDCD(雙選)
A.體系內(nèi)n(CO):n(H2O)=1:1
B.體系壓強不再發(fā)生變化
C.體系內(nèi)各物質(zhì)濃度不再發(fā)生變化
D.體系內(nèi)CO的體積分數(shù)不再發(fā)生變化
(5)在恒定溫度與容積下,可以提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的措施有 ADAD(雙選)
A.向反應(yīng)容器中充入H2
B.向反應(yīng)容器中充入CO2
C.添加更有效的催化劑
D.利用合適試劑干燥混合氣體
(6)其他條件相同,在甲、乙、丙三種不同催化劑作用下,相同時間內(nèi)測得氫氣轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示。下列說法錯誤的是 BB(單選)
A.850℃下,該時間段內(nèi)甲、乙、丙可能均達到平衡
B.700℃下,甲對應(yīng)的活化能最大
C.一般催化劑既能降低活化能,又能降低過渡態(tài)的能量
D.其它條件一定時,隨著溫度升高,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)占比增大
Ⅲ.利用CO2制備甲醇
一定條件下,向恒容密閉容器中通入一定量的CO2和H2。涉及反應(yīng)如下:
主反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=?90.4kJ/mol
副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH=+40.5kJ/mol
(7)其他條件相同,不同壓強下,平衡時CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。
①壓強P1>>P2(填“<”或“>”)。
②圖2中溫度高于T1時,兩條曲線重疊的原因是:隨著溫度上升,主反應(yīng)放熱被抑制,副反應(yīng)吸熱被促進,T1溫度后,體系中主要發(fā)生副反應(yīng),副反應(yīng)是氣體體積不變化的反應(yīng),壓強改變對平衡沒有影響,則兩條曲線幾乎交于一點隨著溫度上升,主反應(yīng)放熱被抑制,副反應(yīng)吸熱被促進,T1溫度后,體系中主要發(fā)生副反應(yīng),副反應(yīng)是氣體體積不變化的反應(yīng),壓強改變對平衡沒有影響,則兩條曲線幾乎交于一點。
(8)實際工業(yè)生產(chǎn)中,需要在260℃、壓強恒為4.0MPa的反應(yīng)釜中進行上述反應(yīng)。為確保反應(yīng)的連續(xù)性,需向反應(yīng)釜中以進氣流量0.04mol/min、n(CO2):n(H2)=1:3,持續(xù)通入原料,同時控制出氣流量。
①為了維持體系壓強恒定,需控制出氣流量小于進氣流量,原因為:反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),出氣流速小才能保持反應(yīng)釜內(nèi)為壓強恒定反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),出氣流速小才能保持反應(yīng)釜內(nèi)為壓強恒定。
②已知出氣流量為0.03mol/min,單位時間CO2的轉(zhuǎn)化率為60%,則流出氣體中CO的百分含量為 3.3%3.3%。
【答案】還原;陰;CO2+2e-+2H+=HCOOH;69;CD;AD;B;>;隨著溫度上升,主反應(yīng)放熱被抑制,副反應(yīng)吸熱被促進,T1溫度后,體系中主要發(fā)生副反應(yīng),副反應(yīng)是氣體體積不變化的反應(yīng),壓強改變對平衡沒有影響,則兩條曲線幾乎交于一點;反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),出氣流速小才能保持反應(yīng)釜內(nèi)為壓強恒定;3.3%
【解答】
【點評】
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