题目内容
【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,CO2和H2可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO,反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJmol-1 I
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H2 II
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1︰2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:
T(K) | 催化剂 | CO2转化率(%) | 甲醇选择性(%) |
543 | Cat.1 | 12.3 | 42.3 |
543 | Cat.2 | 10.9 | 72.7 |
553 | Cat.1 | 15.3 | 39.1 |
553 | Cat.2 | 12.0 | 71.6 |
[备注]Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醇的百分比
(1)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是___。
(2)在如图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程-能量”示意图___。
![]()
【答案】表中数据表明此时未达到平衡,不同的催化剂对反应I的催化能力不同,因而在该时刻下对甲醇选择性有影响
【解析】
(1)不同的催化剂的催化能力不同,催化剂具有选择性;
(2)加入催化剂,可降低反应的活化能,催化能力越强,活化能越低,但反应热不变。
(1)从数据可知,在相同的温度下,不同的催化剂对CO2的转化率的影响不同,说明不同的催化剂的催化能力不同,相同的催化剂所处的温度不同,CO2的转化率也不同,且温度越高转化率越大,正反应为放热反应,说明数据是未达到平衡时的数据;
(2)从表格中的数据可知咋催化剂Cat.2的作用下,甲醇的选择性更大,说明催化剂Cat.2对反应I催化效果更好,催化剂能降低反应的活化能,说明使用催化剂Cat.2的反应过程中活化能更低,因此图象为:
。
【题目】某温度和有催化剂条件下,恒容密闭容器中发生反应N2+3H2 2NH3,下列说法正确的是( )
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 |
c(NH3)/(mol·L-1) | 0 | 1.00 | 1.60 | 1.80 | 1.80 |
A. 0~10min内,v(NH3)=0.16mol·L-1·min-1 B. 0~10min内,v(N2)=0.18mol·L-1·min-1
C. 0~10min内,v(N2)=0.16mol·L-1·min-1 D. 15~20min内,反应v(N2)正= v(N2)逆=0
【题目】由Cu、N、B等元素组成的新型材料有着广泛用途。
(1)基态 Cu+ 的核外电子排布式为____________。在高温下CuO 能分解生成Cu2O,试从原子结构角度解释其原因:_______________________________。
(2)立方氮化硼是一种新型的超硬、耐磨、耐高温的结构材料,它属于____晶体。
(3)化合物A (H3BNH3) 是一种潜在的储氢材料,它可由六元环状化合物 (HB=NH)3通过3CH4+ 2 (HB=NH)3+ 6H2O →3CO2 + 6H3BNH3 制得。
①与上述化学方程式有关的叙述不正确的是_________。(填标号)
A.反应前后碳原子的轨道杂化类型不变 |
B.CH4、H2O、CO2分子空间构型分别是:正四面体形、V形、直线形 |
C.第一电离能:N>O>C>B |
D.化合物A中存在配位键 |
②1个 (HB=NH)3分子中有__个σ键。
(4)在硼酸盐中,阴离子有链状、环状等多种结构形式。图(a)是一种链状结构的多硼酸根,则多硼酸根离子符号为________。图(b)是硼砂晶体中阴离子的环状结构,其中硼原子采取的杂化类型为_________。
![]()
![]()