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我國在應(yīng)對氣候變化工作中取得顯著成效,并向國際社會承諾2030年實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”,2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”。因此將CO2轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品成為科學(xué)家研究的重要課題。異丁烯[CH2=C(CH32]作為汽油添加劑的主要成分,可利用異丁烷與CO2反應(yīng)來制備。
反應(yīng)Ⅰ:CH3CH(CH3)CH3(g)+CO2(g)?CH2=C(CH32(g)+H2O(g)+CO(g)  ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:CH3CH(CH3)CH3(g)?CH2=C(CH32(g)+H2(g)  ΔH2
已知:H2O(g)=H2O(l)  ΔH3
回答下列問題:
(1)已知:異丁烷,異丁烯,CO的燃燒熱熱化學(xué)方程式的焓變分別為ΔH4,ΔH5,ΔH6,則ΔH1=
ΔH4-ΔH5-ΔH6-ΔH3
ΔH4-ΔH5-ΔH6-ΔH3
(用題目給的反應(yīng)焓變來表示)。
(2)向1.0L恒容密閉容器中加入1molCH3CH(CH3)CH3(g)和1molCO2(g),利用反應(yīng)Ⅰ制備異丁烯。已知ΔH1>0。已知正反應(yīng)速率表示為v=kc[CH3CH(CH3)CH3]?c(CO2),逆反應(yīng)速率表示為v=kc[CH2=c(CH32]?c(H2O)?c(CO),其中k、k為速率常數(shù)。
①圖1中能夠代表k的曲線為
L3
L3
(填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。
菁優(yōu)網(wǎng)
②溫度為T1時(shí),該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=
1
1
,平衡時(shí)CH3CH(CH3)CH3轉(zhuǎn)化率
50%(填“>”、“=”、“<”)。
(3)CH4-CO2重整技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的一種理想的CO2利用技術(shù),反應(yīng)為:CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)。在pMPa時(shí),將CO2和CH4按物質(zhì)的量之為1:1充入密閉容器中,分別在無催化劑及ZrO2催化下反應(yīng)相同時(shí)間,測得CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖2所示。
①a點(diǎn)CO2轉(zhuǎn)化率相等的原因是
溫度較高,催化劑失活
溫度較高,催化劑失活

②在pMPa、900℃、ZrO2催化條件下,將CO2、CH4、H2O按物質(zhì)的量之比為1:1:n充入密閉容器,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為α,此時(shí)平衡常數(shù)Kp=
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
16
p
2
α
4
2
+
2
α
+
n
2
1
-
α
2
(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù);寫出含α、n、p的計(jì)算表達(dá)式)。
(4)相比于反應(yīng)Ⅱ直接脫氫,有人提出加入適量空氣。采用異丁烷氧化脫氫的方法制備異丁烯,發(fā)生反應(yīng)(CH32CHCH3(g)+
1
2
O2(g)?(CH32C=CH2(g)+H2O(g)  ΔH=-117.45kJ/mol相比于異丁烷直接脫氫制備丁烯。從產(chǎn)率角度分析該方法的優(yōu)點(diǎn)是
空氣中氧氣與產(chǎn)物氫氣反應(yīng)生成水,可使平衡正向移動,提高異丁烯產(chǎn)率
空氣中氧氣與產(chǎn)物氫氣反應(yīng)生成水,可使平衡正向移動,提高異丁烯產(chǎn)率
。
(5)利用電化學(xué)可以將CO2有效轉(zhuǎn)化為HCOO-,裝置如圖3所示。裝置工作時(shí),陰極除有HCOO-生成外,還可能生成副產(chǎn)物降低電解效率。陰極生成的副產(chǎn)物可能是
H2
H2
,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,當(dāng)陽極生成O2的體積為224mL時(shí),測得陰極區(qū)內(nèi)的c(HCOO-)=0.015mol/L,則電解效率為
75%
75%
(忽略電解前后液體積的變化)。已知:電解效率=
一段時(shí)間內(nèi)生成目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移電子數(shù)
一段時(shí)間內(nèi)電解池轉(zhuǎn)移電子總數(shù)
×100%。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算
【答案】ΔH4-ΔH5-ΔH6-ΔH3;L3;1;>;溫度較高,催化劑失活;
16
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2
α
4
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+
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+
n
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-
α
2
;空氣中氧氣與產(chǎn)物氫氣反應(yīng)生成水,可使平衡正向移動,提高異丁烯產(chǎn)率;H2;75%
【解答】
【點(diǎn)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:2024/5/22 8:0:8組卷:38引用:1難度:0.5
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(shí),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(shí),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(shí)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(shí),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(shí)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2
    ②若只改變一個(gè)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(qiáng)
    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(shí)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(jìn)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(  )

    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(shí)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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