【題目】催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一。研究表明,Cu/ZnO催化劑存在下,在CO2中通入H2,二者可發(fā)生以下兩個平行反應

反應Ⅰ CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7 kJ·mol-1 

反應Ⅱ CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   ΔH2=+41.2 kJ·mol-1

某實驗室控制一定的CO2H2初始投料比在相同壓強下,經(jīng)過相同反應時間測得如下實驗數(shù)據(jù)(其中“甲醇選擇性”是指轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比):

反應序號

T/K

催化劑

CO2轉(zhuǎn)化率/%

甲醇選擇性/%

543

Cu/ZnO納米棒

12.3

42.3

543

Cu/ZnO納米片

10.9

72.7

553

Cu/ZnO納米棒

15.3

39.1

553

Cu/ZnO納米片

12.0

71.6

(1)CO2的電子式是_____________。

(2)反應的平衡常數(shù)表達式是K=______

(3)對比①和③可發(fā)現(xiàn):同樣催化劑條件下,溫度升高,CO2轉(zhuǎn)化率升高, 而甲醇的選擇性卻降低,請解釋甲醇選擇性降低的可能原因_______________;

對比①、②可發(fā)現(xiàn),在同樣溫度下,采用Cu/ZnO納米片使CO2轉(zhuǎn)化率降低, 而甲醇的選擇性卻提高,請解釋甲醇的選擇性提高的可能原因____________

(4)有利于提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的措施有____。

a.使用Cu/ZnO納米棒做催化劑

b.使用Cu/ZnO納米片做催化劑

c.低反應溫度

d.投料比不變,增加反應物的濃度

e.增大CO2H2的初始投料比

【答案】 反應Ⅰ為生成甲醇的反應,該反應是放熱反應,因此升高溫度,平衡逆向進行,因此甲醇的產(chǎn)率減小,甲醇的選擇性降低 因為在該時間內(nèi),使用Cu/ZnO納米片催化劑使反應I速率增加,因此測得該時間內(nèi)得到的甲醇較多,甲醇選擇性提高 cd

【解析】(1)二氧化碳中碳原子在中間,碳氧之間為兩個共用電子對,電子式為:。

(2)反應為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),所以平衡常數(shù)表達式為K=。

(3)生成甲醇的反應是反應Ⅰ,而該反應是放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動,導致甲醇的選擇性降低。采用Cu/ZnO納米片(催化劑)只能影響速率不能改變平衡,該實驗并不是達到平衡后再測數(shù)據(jù),而是反應相同時間后就測定,所以反應比較快的進行的量就多,因此結(jié)論是:Cu/ZnO納米片催化劑使反應I速率增加更明顯,該時間段內(nèi)得到的甲醇較多,甲醇選擇性提高。

(4)催化劑都不改變平衡態(tài),所以選項a、b都錯誤。降溫使反應平衡正向移動,反應平衡逆向移動,所以提高了CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率,選項c正確。恒容,按照相同投料比,增大物質(zhì)的濃度就是相當于增大壓強,對于反應平衡正向移動,反應平衡不移動,所以提高了CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率,選項d正確。增大CO2H2的初始投料比,實際會降低二氧化碳的轉(zhuǎn)化率,選項e錯誤。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】磷是人體含量較多的元素之一,磷的化合物在藥物生產(chǎn)和農(nóng)藥制造等方面用途非常廣泛;卮鹣铝袉栴}:

(1)基態(tài)磷原子的核外電子排布式為____________________。

(2)P4S3可用于制造火柴,其分子結(jié)構(gòu)如圖甲所示。

第一電離能_____________硫;電負性_____________硫(填“>”或“<”)。

②P4S3分子中硫原子的雜化軌道類型為_____________。

每個P4S3分子中含孤電子對的數(shù)目為______________

3N、P、As、Sb均是第VA族的元素。

上述元素的氫化物的沸點關(guān)系如圖乙所示,沸點:PH3<NH3,其原因是____________________;沸點PH3<AsH3<SbH3,其原因是_____________________________________________________

某種磁性氮化鐵的晶胞結(jié)構(gòu)如圖丙所示,該化合物的化學式為_________________。

4磷化鋁熔點為2000℃,它與晶體硅互為等電子體,磷化鋁晶胞結(jié)構(gòu)如圖丁所示。

圖中A點和B點的原子坐標參數(shù)如圖丁所示,則C點的原子坐標參數(shù)為_______________

磷化鋁晶體的密度為ρg·cm-3NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,則該晶胞中距離最近的兩個鋁原子之間的距離為_____________________________cm。

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【題目】鈀(Pd)元素的原子序數(shù)為46,下列敘述錯誤的是(

A. Pd和 Pd互為同位素 B. Pd核外有46個電子

C. Pd核內(nèi)有46個質(zhì)子 D. Pd的原子核內(nèi)有46個中子

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】利用下圖裝置做鋁熱反應實驗。下列說法不正確的是

A.該反應的方程式是2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3

B.該反應產(chǎn)生高溫,發(fā)出強光

C.根據(jù)鋁熱反應原理,可以冶煉某些金屬

D.若反應中轉(zhuǎn)移3 mol電子,則消耗氧化劑的物質(zhì)的量是1 mol

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列分子的中心原子是sp2雜化的是(  )

A. PBr3 B. CH4 C. H2O D. BF3

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【題目】實驗室按照圖1所示裝置制備氯酸鉀、氯水并進行有關(guān)探究實驗。

實驗一 制取氯酸鉀和氯水

(1)A中發(fā)生反應的化學方程式是_____________

(2)制備KClO3需在70℃~80℃進行,寫出制備KClO3的離子方程式______。

(3)裝置C的作用是_____ 。

(4)KCl KClO3的溶解度如圖2所示。反應結(jié)束后,將裝置B中的溶液放到冰水浴中, 20秒后會析出較多晶體X。這樣做是因為________(選填a、b、c):

a. KClO3溶解度受溫度影響較大而KCl溶解度受溫度影響較小

b. 0℃時,KClO3溶解度比KCl

c. 溶液中的溶質(zhì)主要是KClO3

所以在冷卻過程中晶體X會沉淀析出,X的化學式是_______。

(5)上一步操作會不可避免地使另一種物質(zhì)同時析出,因此要獲得較純凈的X,需要進行的具體的操作步驟是_________________

實驗二 氯酸鉀性質(zhì)研究

(6)在不同條件下KClO3可將KI氧化為不同的產(chǎn)物。該小組設(shè)計了如下實驗,研究反應條件對反應產(chǎn)物的影響(實驗在室溫下進行):

0.20 mol·L KI/ mL

KClO3(s) /g

6.0 mol·L-1 H2SO4/ mL

蒸餾水/ mL

試管1

1.0

0.10

0

9.0

試管2

1.0

0.10

3.0

6.0

①該實驗的實驗目的是__。

②設(shè)計試管1實驗的作用是_____。

③實驗后發(fā)現(xiàn),試管2中產(chǎn)生黃色溶液,該同學預測KI被氧化為I2。用離子方程式表示該同學的預測____________;請設(shè)計2實驗方案驗證該預測正確(從加入試劑、現(xiàn)象、結(jié)論等方面描述)______________。

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】下列自發(fā)反應可用焓判據(jù)來解釋的是( )

A. 氫氧化鋇和氯化銨的反應

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

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】298K時,二元弱酸H2X溶液中含X微粒的分布分數(shù)如圖所示。下列敘述正確的是

A. 溶液呈中性時: c(Na+)=2c(X2-)

B. Ka2(H2X)10-7

C. NaHX溶液c( H+)< c(OH-)

D. 溶液pH1開至2.6時主要存在的反應是: H2X +OH-=HX-+ H2O

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科目:高中化學 來源: 題型:

【題目】如圖所示裝置可構(gòu)成原電池。試回答下列問題:

(1)電解質(zhì)溶液為濃硝酸時,燈泡 (填“亮”或“不亮”, 填“亮”做a題,填“不亮”做b題)。
a.若燈泡亮,則Mg電極上發(fā)生的反應為:
b.若燈泡不亮,其理由為:
(2)電解質(zhì)溶液為NaOH溶液時,燈泡 (填“亮”或“不亮”, 填“亮”做a題,填“不亮”做b題)。
a.若燈泡亮,則Mg電極反應式為: ;Al電極反應式為: 。
b.若燈泡不亮,其理由為: 。
(3)(Ⅰ)有一種節(jié)能的氯堿工業(yè)新工藝,將電解池與燃料電池相組合,相關(guān)流程如圖所示(電極未標出):

回答下列有關(guān)問題:
原電池的負極反應式為。
(4)a、b、c的大小關(guān)系為:

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