题目内容
【题目】氢气是未来最理想的能源,科学家最近研制出利用太阳能产生激光,并在二氧化钛(TiO2)表面作用使海水分解得到氢气的新技术:2H2O2H2↑+O2↑。制得的氢气可用于燃料电池。试回答下列问题:
(1)分解海水时,________能转变为________能,二氧化钛作________。生成的氢气用于燃料电池时,________能转变为________能。水分解时,断裂的化学键为________键,分解海水的反应属于________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质,两极上发生的电极反应如下:
A极:2H2+2O2--4e-=2H2O
B极:O2+4e-=2O2-
则A极是电池的________极;电子从该极________(填“流入”或“流出”)。
【答案】太阳 化学 催化剂 化学 电 H—O 吸热 负 流出
【解析】
科学家利用太阳能在催化剂(二氧化钛)作用下,使海水分解,所以是太阳能转变为化学能;水发生分解反应,O-H键发生断裂,该反应过程为吸热反应;生成的氢气用于燃料电池时,是把化学能转变为电能,氢气在负极发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,所A极是失去电子发生氧化反应的电极,所以A极是负极,又电子的流向与电流方向相反,故电子从该极流出。
故答案是:(1)太阳 化学 催化剂 化学 电 H—O 吸热;(2)负 流出。
【题目】2018年,美国退出了《巴黎协定》实行再工业化战略,而中国却加大了环保力度,生动诠释了我国负责任的大国形象。近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。
(1)已知:CO2(g)+H2(g)H2O(g) +CO(g) ΔH1 = + 41.1 kJmol-1
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.0 kJmol-1
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式:_______。
(2)为提高CH3OH产率,理论上应采用的条件是_______(填字母)。
a.高温高压 b.低温低压 c.高温低压 d.低温高压
(3)250℃、在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g),下图为不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X平衡转化率变化曲线。
① 反应物X是_______(填“CO2”或“H2”)。
② 判断依据是_______。
(4)250℃、在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6mol H2、2mol CO2和催化剂,10min时反应达到平衡,测得c(CH3OH) = 0.75 mol· L-1。
① 前10min的平均反应速率v(H2)=_______ mol·L-1·min -1。
② 化学平衡常数K = _______。
③ 催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性有高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,四组实验数据如下:
实验编号 | 温度(K) | 催化剂 | CO2转化率(%) | 甲醇选择性(%) |
A | 543 | Cu/ZnO纳米棒 | 12.3 | 42.3 |
B | 543 | Cu/ZnO纳米片 | 11.9 | 72.7 |
C | 553 | Cu/ZnO纳米棒 | 15.3 | 39.1 |
D | span>553 | Cu/ZnO纳米片 | 12.0 | 70.6 |
根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优选项为_______(填字母)。