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利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(I,II,III)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图13所示。                

(1)在0-30小时内,CH4的平均生成速率VⅠ、VⅡ和VⅢ从大到小的顺序为          ;

反应开始后的12小时内,在第      种催化剂的作用下,收集的CH4最多。

(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206 kJ•mol-1

将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)

(3)已知:CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)  △H=-802kJ•mol-1

 写出由CO2生成CO的热化学方程式                                          

解析:(1)VⅢ>VⅡ> VⅠ;Ⅱ。(2)①略②根据平衡的三步计算可求CH4的平衡转化率为:0.1/0.11=0.91  (3) CO2(g) +3H2O(g) ===2O2(g) +CO(g)+3H2(g) △H=+1008 kJ•mol-1

练习册系列答案
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(1)11km深海底的无脊椎动物依靠化学自养菌,以海底热泉喷出液中的H2S和CO2合成(C6H10O5n和一种淡黄色固体,该反应的化学方程式为
12nH2S+6nCO2=C6H10O5n+12nS↓+7nH2O
12nH2S+6nCO2=C6H10O5n+12nS↓+7nH2O

(2)CO2可用于合成二甲醚(CH3OCH3),有关反应的热化学方程式为:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1
2CH3OH(g)?H3OCH3(g)+H2O(g)△H=-23.5kJ?mol-1
①反应2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)的△H=
-121.5kJ/mol
-121.5kJ/mol

②一定条件下用CO2和H2合成二甲醚,反应物气流量对CO2的转化率、二甲醚选择性的影响结果如下图所示.控制气流量为28mL?min-1,生产0.3mol二甲醚需通入CO2的物质的量为
20mol
20mol


③反应2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)在T℃时的平衡常数为400.该温度下,在密闭容器中加入CH3OH,t时刻时,测得c(CH3OH)=0.03mol?L -1,c(CH3OCH3)=0.6mol?L -1,此时v
=
=
v(填“>”、“<”或“等于”)
④二甲醚燃料电池的工作原理如图1所示.该电池工作时,a电极的反应式为
CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+
CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+

(3)一种“碳捕捉”技术为:将含CO2的工业尾气通过NaOH溶液,在所得溶液中加CaO,充分反应后过滤,滤渣高温分解得到的高浓度CO2可用于制备甲醇等.该技术电可以循环使用的物质为
氧化钙和氢氧化钠
氧化钙和氢氧化钠

(4)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2.紫外光照射时,等量的CO2和H2O(g)在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图2所示.在0~30小时内,CH4的半均生成速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)、和v(Ⅲ)、从大到小的顺序为
v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ)
v(Ⅲ)>v(Ⅱ)>v(Ⅰ)

利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2.紫外光照射时,在不同催化剂(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)作用下,CH4的产量随光照时间的变化如图1所示.精英家教网
(1)在O?30小时内,CH4的平均生成速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)和v(Ⅲ)由大到小的顺序为
 
;反应开始后的15小时内,在第
 
种催化剂的作用下,收集的CH4最多.
(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g);△H=+206kJ.mol-1.将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,此时测得CO的物质的量为O.10mol,CH4的平衡转化率为91%,则此温度下该反应的平衡常数为
 
 (计算结果取整数).
(3)该反应产生的CO和H2可用来合成可再生能源甲醇,已知CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热△H分别为-283.0kJ?mol-1和-726.5kJ?mol-1,则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为
 

(4)工业上常利用反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),△H<0合成甲醇,在230℃?270℃最为有利.为研究合成气最合适的起始组成比n(H2):n(CO),分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图2.
①270℃的实验结果所对应的曲线是
 
 (填字母);
②230℃时,工业生产适宜釆用的合成气组成n(H2):n(CO)的比值范围是
 
 (填字母).
A.1?1.5   B.2.5?3  C.3.5?4.5
(5)某同学以石墨为电极,以KOH溶液为电解质设计甲醇燃料电池,其负极的电极反应式为
 

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