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【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Cu/ZnO催化剂存在下,在CO2中通入H2,二者可发生以下两个平行反应

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

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

某实验室控制一定的CO2H2初始投料比在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据(其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比):

反应序号

T/K

催化剂

CO2转化率/%

甲醇选择性/%

543

Cu/ZnO纳米棒

12.3

42.3

543

Cu/ZnO纳米片

10.9

72.7

553

Cu/ZnO纳米棒

15.3

39.1

553

Cu/ZnO纳米片

12.0

71.6

(1)CO2的电子式是_____________

(2)反应的平衡常数表达式是K=______

(3)对比①和③可发现:同样催化剂条件下,温度升高,CO2转化率升高, 而甲醇的选择性却降低,请解释甲醇选择性降低的可能原因_______________

对比①、②可发现,在同样温度下,采用Cu/ZnO纳米片使CO2转化率降低而甲醇的选择性却提高,请解释甲醇的选择性提高的可能原因____________

(4)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有____

a.使用Cu/ZnO纳米棒做催化剂

b.使用Cu/ZnO纳米片做催化剂

c.低反应温度

d.投料比不变,增加反应物的浓度

e.增大CO2H2的初始投料比

【答案】 反应Ⅰ为生成甲醇的反应,该反应是放热反应,因此升高温度,平衡逆向进行,因此甲醇的产率减小,甲醇的选择性降低 因为在该时间内,使用Cu/ZnO纳米片催化剂使反应I速率增加,因此测得该时间内得到的甲醇较多,甲醇选择性提高 cd

【解析】(1)二氧化碳中碳原子在中间,碳氧之间为两个共用电子对,电子式为:

(2)反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),所以平衡常数表达式为K=

(3)生成甲醇的反应是反应Ⅰ,而该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,导致甲醇的选择性降低。采用Cu/ZnO纳米片(催化剂)只能影响速率不能改变平衡,该实验并不是达到平衡后再测数据,而是反应相同时间后就测定,所以反应比较快的进行的量就多,因此结论是:Cu/ZnO纳米片催化剂使反应I速率增加更明显,该时间段内得到的甲醇较多,甲醇选择性提高

(4)催化剂都不改变平衡态,所以选项a、b都错误。降温使反应平衡正向移动,反应平衡逆向移动,所以提高了CO2转化为CH3OH平衡转化率,选项c正确。恒容,按照相同投料比,增大物质的浓度就是相当于增大压强,对于反应平衡正向移动,反应平衡不移动,所以提高了CO2转化为CH3OH平衡转化率,选项d正确。增大CO2H2的初始投料比,实际会降低二氧化碳的转化率,选项e错误。

练习册系列答案
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【题目】磷是人体含量较多的元素之一,磷的化合物在药物生产和农药制造等方面用途非常广泛。回答下列问题:

(1)基态磷原子的核外电子排布式为____________________

(2)P4S3可用于制造火柴,其分子结构如图甲所示。

第一电离能_____________硫;电负性_____________硫(填“>”或“<”)。

②P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为_____________

每个P4S3分子中含孤电子对的数目为______________

3N、P、As、Sb均是第VA族的元素。

上述元素的氢化物的沸点关系如图乙所示沸点:PH3<NH3,其原因是____________________;沸点PH3<AsH3<SbH3其原因是_____________________________________________________

某种磁性氮化铁的晶胞结构如图丙所示,该化合物的化学式为_________________

4磷化铝熔点为2000℃它与晶体硅互为等电子体磷化铝晶胞结构如图丁所示。

图中A点和B点的原子坐标参数如图丁所示则C点的原子坐标参数为_______________

磷化铝晶体的密度为ρg·cm-3NA表示阿伏加德罗常数的数值则该晶胞中距离最近的两个铝原子之间的距离为_____________________________cm

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【题目】利用下图装置做铝热反应实验。下列说法不正确的是

A.该反应的方程式是2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3

B.该反应产生高温,发出强光

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

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【题目】实验室按照图1所示装置制备氯酸钾、氯水并进行有关探究实验。

实验一 制取氯酸钾和氯水

(1)A中发生反应的化学方程式是_____________

(2)制备KClO3需在70℃~80℃进行,写出制备KClO3的离子方程式______

(3)装置C的作用是_____

(4)KCl KClO3的溶解度如图2所示反应结束后,将装置B中的溶液放到冰水浴中, 20秒后会析出较多晶体X。这样做是因为________(选填a、b、c):

a. KClO3溶解度受温度影响较大而KCl溶解度受温度影响较小

b. 0℃时,KClO3溶解度比KCl

c. 溶液中的溶质主要是KClO3

所以在冷却过程中晶体X会沉淀析出,X的化学式是_______

(5)上一步操作会不可避免地使另一种物质同时析出,因此要获得较纯净的X,需要进行的具体的操作步骤是_________________

实验二 氯酸钾性质研究

(6)在不同条件下KClO3可将KI氧化为不同的产物。该小组设计了如下实验研究反应条件对反应产物的影响(实验在室温下进行):

0.20 mol·L KI/ mL

KClO3(s) /g

6.0 mol·L-1 H2SO4/ mL

蒸馏水/ mL

试管1

1.0

0.10

0

9.0

试管2

1.0

0.10

3.0

6.0

①该实验的实验目的是__

②设计试管1实验的作用是_____

③实验后发现,试管2中产生黄色溶液该同学预测KI被氧化为I2。用离子方程式表示该同学的预测____________;请设计2实验方案验证该预测正确(从加入试剂、现象、结论等方面描述)______________

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C. (NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g) H=+74.9 kJ/mol

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a.若灯泡亮,则Mg电极反应式为: ;Al电极反应式为:
b.若灯泡不亮,其理由为:
(3)(Ⅰ)有一种节能的氯碱工业新工艺,将电解池与燃料电池相组合,相关流程如图所示(电极未标出):

回答下列有关问题:
原电池的负极反应式为
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