题目内容

【题目】CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体,中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%50%CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。

1)研究表明CO2H2在催化剂存在下可发生反应生成CH3OH。己知部分反应的热化学方程式如下:

CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2O1 △H1=akJmol-1

H2(g)+O2(g) H2O1 △H2=bkJmol-1

H2O(g) H2O(l) △H3=ckJmol-1

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=__________kJmol-1

2)为研究CO2CO之间的转化,让一定量的CO2与足量碳在体积可变的密闭容器中反应:C(s)CO2(g)2CO(g) H,反应达平衡后,测得压强、温度对CO的体积分数(φ(CO))的影响如图所示。

回答下列问题:

压强p1p2p3的大小关系是________Ka Kb Kc abc三点对应的平衡常数,则其大小关系是_________

②900℃1.0 MPa时,足量碳与a molCO2反应达平衡后,CO2的转化率为___________ (保留三位有效数字),该反应的平衡常数Kp_________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

3以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4 为催化剂,可以将CO2 CH4 直接转化成乙酸,CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g)。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如右图所示。250300 ℃时,乙酸的生成速率降低的主要原因是_____________ 300400℃时,乙酸的生成速率升高的主要原因是___________

为了提高该反应中CO2的转化率,可以采取的措施是_____(写一条即可)。

4)以铅蓄电池为电源可将CO2转化为乙烯,其原理如图所示,电解所用电极材料均为惰性电极。阴极上的电极反应式为___________;每生成0.5mol乙烯,理论上需消耗铅蓄电池中_____mol硫酸。

【答案】(3b-a-c ) p1p2p3 KaKbKc 66.7% (或0.667 3.2 MPa 催化剂的催化效率降低 温度升高,化学反应速率加快 增大反应体系压强或增大CH4的浓度或将乙酸液化分离出来 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O 6

【解析】

本题需要根据盖斯定律进行计算△H,且根据三段式进行分析计算,压强之比等于物质的量之比。根据图像分析出反应C(s)CO2(g)2CO(g)减小压强反应向正方向进行,正反应为吸热反应,H0。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率,温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低,在300℃时失去活性,所以温度高于300℃时,乙酸的生成速率升高是由温度升高导致的,根据此分析进行解答。

1)已知①CH3OH(g)+ O2(g) CO2(g)+2H2O1 H1=akJmol-1

H2(g)+O2(g) H2O1 H2=bkJmol-1

H2O(g) H2O(l) H3=ckJmol-1

则根据盖斯定律,由3--③可得到 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),故△H= (3b-a-c ) kJmol-1

故答案为(3b-a-c )

2)①对于反应C(s)CO2(g)2CO(g)减小压强反应向正方向进行,由图可知相同温度时P1时的CO体积分数大于P2大于P3 p1p2p3,相同压强时比较温度对反应的影响,同一压强下增大温度,CO的体积分数会增大,故正反应为吸热反应,H0,平衡常数只受反应温度影响,故在700℃下,KaKbc点的温度高于a点和b点,温度升高反应正向进行故KaKbKc

②若起始压强为P0,达到平衡转化率为α

C(s)CO2(g)2CO(g)

起始(mol a 0

变化(mol m 2m

平衡(mol a-m 2m

,故CO2的转化率为≈66.7% (或0.667)。

压强之比等于物质的量之比,则反应的平衡常数Kp

故答案为 p1p2p3 KaKbKc 66.7% (或0.667 3.2 MPa

3)①如图为不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系,温度超过250℃时,催化剂的催化效率降低,在300℃时失去活性,所以温度高于300℃时,乙酸的生成速率升高是由温度升高导致的。

②为了提高该反应中CO2的转化率即使反应正向进行,可以增大压强或增大CH4的浓度或将乙酸液化分离出来。

故答案为 催化剂的催化效率降低 . 温度升高,化学反应速率加快 增大反应体系压强或增大CH4的浓度或将乙酸液化分离出来

4)电解时,阴极得电子,发生还原反应,电极反应式是2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。每生成0.5mol乙烯,消耗12molH+,故消耗6mol硫酸。

故答案为 催化剂的催化效率降低 . 温度升高,化学反应速率加快 增大反应体系压强或增大CH4的浓度或将乙酸液化分离出来

故答案为 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O 6

练习册系列答案
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已知:

(R1R2为烃基或氢)

(R1R2为烃基)

1)写出A的结构简式______B分子中的含氧官能团的名称为_______________

2)写出B与银氨溶液发生反应的化学方程式____________________________________

3)下列有关光刻胶M的说法正确的是______________________(填字母序号)。

a.可稳定存在于碱性溶液中

b.化学式为C11H10O2

c.可发生氧化反应、还原反应、取代反应

d. 1mol该物质与足量H2发生加成反应时可消耗4mol H2

4)乙炔和羧酸X发生加成反应生成EE的核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积比为3:2:1 E能使溴水褪色且能发生水解反应,则F的结构简式为________________________

5)与C具有相同官能团且含有苯环的同分异构体还有______种(不考虑立体异构);C的另一种同分异构体满足下列条件:①能发生银镜反应和水解反应,其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应苯环上的一氯取代产物只有两种,写出该同分异构体的结构简式:_________

6)根据已有知识并结合相关信息,写出以CH3CHO为原料制备CH3CH2CH2COOH的合成路线流程图_______________________(无机试剂任意选用),合成路线流程图示例如下: CH3CH2Br CH3CH2OHCH3COOCH2CH3

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