我國(guó)對(duì)世界鄭重承諾：2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。而研發(fā)二氧化碳的碳捕集和碳利用技術(shù)則是關(guān)鍵，其中催化轉(zhuǎn)化法最具應(yīng)用價(jià)值．回答下列問(wèn)題：
Ⅰ．一定溫度下，CO2和H2在催化劑作用下可發(fā)生兩個(gè)平行反應(yīng)，分別生成CH3OH和CO。
a：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g） ΔH1=-49.5kJ?mol-1
b：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g） ΔH2=+41.2kJ?mol-1
（1）相同溫度下，CO2（g）+2H2（g）?CH3OH（g） ΔH3=-90.7kJ/mol-90.7kJ/mol。
（2）在傳統(tǒng)的催化固定反應(yīng)床（CFBR）中，CO2轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇性通常都比較低，科學(xué)團(tuán)隊(duì)研制了一種具有反應(yīng)和分離雙功能的分子篩膜催化反應(yīng)器（CMR），極大地改善了該問(wèn)題，原理如圖所示。
保持壓強(qiáng)為3MPa,溫度為260℃，向密閉容器中投料比按n（H2）n（CO2）=3投入一定量CO2和H2，不同反應(yīng)模式下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。
n
（
H
2
）
n
（
C
O
2
）
| 實(shí)驗(yàn)組 | 反應(yīng)模式 | n （ H 2 ） n （ C O 2 ） |
溫度/℃ | CO2轉(zhuǎn)化率 | CH3OH選擇性 |
| ① | CFBR | 3 | 260 | 21.9 | 67.3 |
| ② | CMR | 3 | 260 | 36.1 | 100.0 |
①CMR模式時(shí)，上述條件下發(fā)生反應(yīng)，下列說(shuō)法能作為反應(yīng)a達(dá)到平衡狀態(tài)的判據(jù)是
B
B
（填選項(xiàng)字母）。A．氣體壓強(qiáng)不再變化
B．氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化
C．
n
（
H
2
）
n
（
C
O
2
）
D．CO2、H2、CH3OH、H2O的物質(zhì)的量之比為1：3：1：1
②由表中數(shù)據(jù)可知CMR模式下，CO2的轉(zhuǎn)化率明顯提高，結(jié)合具體反應(yīng)分析可能的原因：
CMR模式下，只發(fā)生反應(yīng)a,雙功能的分子篩膜能及時(shí)分離出水蒸氣時(shí)平衡右移，二氧化碳產(chǎn)率增大
CMR模式下，只發(fā)生反應(yīng)a,雙功能的分子篩膜能及時(shí)分離出水蒸氣時(shí)平衡右移，二氧化碳產(chǎn)率增大
。（3）反應(yīng)b在進(jìn)氣比[n（CO2）：n（H2）]不同時(shí)，測(cè)得相應(yīng)的CO2平衡轉(zhuǎn)化率見(jiàn)圖（各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度可能相同，也可能不同：其他反應(yīng)條件都相同）。
①A和E兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度關(guān)系：T（D）
＜
＜
T（F）（填＜，＞，或=），其原因是 通過(guò)計(jì)算得出D點(diǎn)平衡常數(shù)K小于F點(diǎn)，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)K越大
通過(guò)計(jì)算得出D點(diǎn)平衡常數(shù)K小于F點(diǎn)，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)K越大
。②已知反應(yīng)速率v正=k正x（CO2）x（H2），v逆=k逆x（CO）x（H2O），k為反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，在達(dá)到平衡狀態(tài)為G點(diǎn)的反應(yīng)過(guò)程（此過(guò)程為恒溫）中，當(dāng)CO2的轉(zhuǎn)化率剛好達(dá)到20%時(shí)，
v
正
v
逆
2
28
2
28
Ⅱ．用圖裝置電解二氧化碳也可制取甲醇，控制在一定溫度左右，持續(xù)通入二氧化碳，電解過(guò)程中
HCO
-
3
陰極電極反應(yīng)式為：
7CO2+6e-+5H2O=CH3OH+6
HCO
-
3
7CO2+6e-+5H2O=CH3OH+6
。HCO
-
3
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算．
【答案】-90.7kJ/mol；B；CMR模式下，只發(fā)生反應(yīng)a，雙功能的分子篩膜能及時(shí)分離出水蒸氣時(shí)平衡右移，二氧化碳產(chǎn)率增大；＜；通過(guò)計(jì)算得出D點(diǎn)平衡常數(shù)K小于F點(diǎn)，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)K越大；；7CO2+6e-+5H2O=CH3OH+6
2
28
HCO
-
3
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明：本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有，未經(jīng)書(shū)面同意，不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：38引用：3難度：0.6
相似題
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1．氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來(lái)，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(lái)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(cè)得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的轉(zhuǎn)化率為；保持其他條件不變，溫度改為T(mén)2℃，經(jīng)25s后達(dá)到平衡，測(cè)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(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
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(hào)）。
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(yáng)極的電極反應(yīng)式為，一段時(shí)間后陰、陽(yáng)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(cè)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(kāi)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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