在2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上，我國明確提出“碳達(dá)峰”與“碳中和”目標(biāo)，因此利用煤炭或CO2合成其它高價(jià)值化學(xué)品的工業(yè)生產(chǎn)顯得更加重要。
（1）工業(yè)上以煤和水為原料通過一系列轉(zhuǎn)化可獲得清潔能源氫氣。
已知：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H1=-393.5kJ?mol-1
②2H2（g）+O2（g）═2H2O（1）△H2=-571kJ?mol-1
③H2O（l）═H2O（g）△H3=+41kJ?mol-1
則碳與水蒸氣反應(yīng)C（s）+2H2O（g） 高溫 CO2+2H2（g）的△H=+95.5kJ?mol?1+95.5kJ?mol?1。
（2）工業(yè).上也可以僅利用上述反應(yīng)得到的CO2和H2進(jìn)一步合成甲醇：
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H＜0
①在某恒溫恒容密閉容器中充入1mol CO2和3mol H2發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CO2和CH3OH（g）濃度隨時(shí)間變化如下圖1所示。則平衡時(shí)H2（g）的轉(zhuǎn)化率為 75%75%，該溫度下的平衡常數(shù)為 163163L2/mol2。
②該反應(yīng)在催化劑Cu-ZnO-ZrO2表面進(jìn)行，主反應(yīng)歷程如圖2所示（催化劑表面吸附的物種用?標(biāo)注），下列說法不正確的是 ACDACD。
A.該反應(yīng)的原子利用率為100%
B.催化劑可以降低反應(yīng)活化能
C.反應(yīng)②中，斷裂和形成的共價(jià)鍵至少有2種
D.使用催化劑可以提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率
（3）將合成的甲醇進(jìn)行水蒸氣重整是電動(dòng)汽車氫氧燃料電池理想的氫源。該制氫（SRM）系統(tǒng)簡(jiǎn)單，產(chǎn)物中H2含量高、CO含量低（CO會(huì)損壞燃料電池的交換膜），反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ（主）：CH3OH（g）+H2O（g）?CO2（g）+3H2（g）△H1＞0
反應(yīng)Ⅱ（副）：H2（g）+CO2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2＞0
溫度高于300℃會(huì)同時(shí)發(fā)生反應(yīng)Ⅲ：CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g）
①反應(yīng)1能夠自發(fā)進(jìn)行的原因是 反應(yīng)Ⅰ為△S＞0（或熵增加）的反應(yīng)反應(yīng)Ⅰ為△S＞0（或熵增加）的反應(yīng)。
②升溫有利于提高CH3OH轉(zhuǎn)化率，但也存在一個(gè)明顯的缺點(diǎn)是 300℃以上會(huì)發(fā)生反應(yīng)Ⅲ，使CO含量升高，損壞燃料電池的交換膜300℃以上會(huì)發(fā)生反應(yīng)Ⅲ，使CO含量升高，損壞燃料電池的交換膜。
③寫出一條能提高CH3OH轉(zhuǎn)化率而降低CO生成率的措施 分離出H2或增大H2O（g）的濃度等分離出H2或增大H2O（g）的濃度等。
高溫
16
3
16
3
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算．
【答案】+95.5kJ?mol?1；75%；；ACD；反應(yīng)Ⅰ為△S＞0（或熵增加）的反應(yīng)；300℃以上會(huì)發(fā)生反應(yīng)Ⅲ，使CO含量升高，損壞燃料電池的交換膜；分離出H2或增大H2O（g）的濃度等
16
3
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：13引用：3難度：0.4
相似題
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1．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有：
Si（s）+4HCl（g）═SiCl4（g）+2H2（g）△H=-241kJ/mol
SiHCl3（g）+HCl（g）═SiCl4（g）+H2（g）△H=-31kJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學(xué)方程式是。
（2）鋁鋰形成化合物L(fēng)iAlH4既是金屬儲(chǔ)氫材料又是有機(jī)合成中的常用試劑，遇水能得到無色溶液并劇烈分解釋放出H2，請(qǐng)寫出其水解反應(yīng)化學(xué)方程式。LiAlH4在化學(xué)反應(yīng)中通常作（填“氧化”或“還原”）劑。工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH4）制甲硅烷，反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）為歧化制甲硅烷過程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不同反應(yīng)溫度下測(cè)得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率為，該反應(yīng)是反應(yīng)（填“放熱”“吸熱”）。
②323.15K時(shí)，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的最佳措施是。
（4）比較a、b處反應(yīng)速率的大?。簐avb （填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v正=k1x2_SiHCl3，
v逆=k2x2_SiH2Cl2xSiCl4，k1、k2分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，與反應(yīng)溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則在353.15K時(shí)=k1k2（保留3位小數(shù)）。
（5）硅元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物是H2SiO3，室溫下，0.1mol/L的硅酸鈉溶液和0.1mol/L的碳酸鈉溶液，堿性更強(qiáng)的是，其原因是。
已知：H2SiO3：Ka1=2.0×10-10、Ka2=1.0×10-12，H2CO3：Ka1=4.3×10-7、Ka2=5.6×10-11發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：61引用：2難度：0.2 -
2．在催化劑作用下，可逆反應(yīng)2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）在溫度為323K和343K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示（已知：反應(yīng)速率v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：40引用：1難度：0.5 -
3．甲硅烷廣泛用于電子工業(yè)、汽車領(lǐng)域，三氯氫硅（SiHCl3）是制備甲硅烷的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：
（1）工業(yè)上以硅粉和氯化氫氣體為原料生產(chǎn)SiHCl3時(shí)伴隨發(fā)生的反應(yīng)有：
①Si（s）+4HCl（g）═SiCl4（ g）+2H2（g）△H=-24lkJ/mol
②SiHCl3 （g）+HCl（g）═SiCl4 （g）+H2（g）△H=-3lkJ/mol
以硅粉和氯化氫氣體生產(chǎn)SiHCl3的熱化學(xué)方程式是。
（2）工業(yè)上可用四氯化硅和氫化鋁鋰（LiAlH4）制甲硅烷，反應(yīng)后得甲硅烷及兩種鹽。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
（3）三氯氫硅歧化也可制得甲硅烷。反應(yīng)2SiHCl3（g）?SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）為歧化制甲硅烷過程的關(guān)鍵步驟，此反應(yīng)采用一定量的PA100催化劑，在不同反應(yīng)溫度下測(cè)得SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。
①353.15K時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率為。該反應(yīng)是反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。②323.15K時(shí)，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的措施有。（答一種即可）
③比較a、b處反應(yīng)速率的大?。簐avb（填“＞”“＜”或“=”）。已知反應(yīng)速率v正=k1x2SiHCl3 v逆=k2xSiH2Cl2 xSiCl4，k1、k2分別是正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)，與反應(yīng)溫度有關(guān)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則在353.15K時(shí)=k1k2（保留3位小數(shù)）。發(fā)布：2024/12/26 8:0:1組卷：19引用：1難度：0.5
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