题目内容
【题目】下列自发反应可用焓判据来解释的是( )
A. 氢氧化钡和氯化铵的反应
B. 2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) H=+56.7 kJ/mol
C. (NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol
D. 2H2(g)+O2(g)H2O(l) H=-285.8 kJ/mol
【答案】D
【解析】反应能否自发进行取决于焓变和熵变的综合判据,当△G=△H-T△S<0时,反应可自发进行;能用△H判据解释的,是△H<0的反应。
A.氢氧化钡和氯化铵的反应是吸热反应,反应能够自发进行是因为其熵值增加,主要是熵判据,故A错误;B.2N2O5(g)═4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7 kJ/mol,反应焓变大于0,为吸热反应,该反应的熵值增加,反应能够自发进行是因为其熵值增加,主要是熵判据,故B错误;C.(NH4)2CO3(s)═NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9 kJ/mol,反应为吸热反应,该反应的熵值增加,反应能够自发进行是因为其熵值增加,主要是熵判据,故C错误;D.2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=-285.8 kJ/mol,该反应熵值减小,反应为放热反应,反应能够自发进行是因为其焓变<0,主要是焓判据,故D正确;故选D。
【题目】催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,在CO2中通入H2,二者可发生以下两个平行反应:
反应Ⅰ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7 kJ·mol-1
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
某实验室控制一定的CO2和H2初始投料比,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据(其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比):
反应序号 | T/K | 催化剂 | CO2转化率/% | 甲醇选择性/% |
① | 543 | Cu/ZnO纳米棒 | 12.3 | 42.3 |
② | 543 | Cu/ZnO纳米片 | 10.9 | 72.7 |
③ | 553 | Cu/ZnO纳米棒 | 15.3 | 39.1 |
④ | 553 | Cu/ZnO纳米片 | 12.0 | 71.6 |
(1)CO2的电子式是_____________。
(2)反应Ⅰ的平衡常数表达式是K=______。
(3)对比①和③可发现:同样催化剂条件下,温度升高,CO2转化率升高, 而甲醇的选择性却降低,请解释甲醇选择性降低的可能原因_______________;
对比①、②可发现,在同样温度下,采用Cu/ZnO纳米片使CO2转化率降低, 而甲醇的选择性却提高,请解释甲醇的选择性提高的可能原因____________。
(4)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有____。
a.使用Cu/ZnO纳米棒做催化剂
b.使用Cu/ZnO纳米片做催化剂
c.低反应温度
d.投料比不变,增加反应物的浓度
e.增大CO2和H2的初始投料比