练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中化学 > 题目详情

    【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:

    I.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ·mol-1

    I.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2

    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.l

    12.3

    42.3

    543

    Cat.2

    10.9

    72.7

    553

    Cat.l

    15.3

    39.1

    553

    Cat.2

    12.0

    71.6

    [备注]XCat.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。

    已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ/mol和一285.8kJ/mol；

    ②H2O(l)==H2O(g) △H3=+44.0kJ·mol-1

    请回答下列问题(不考虑温度对△H的影响):

    （1）反应I在_________(填“低温”或“高温”)下自发进行；反应II每生成9g水蒸气放出热量为___________。

    （2）恒容条件下，有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的措施有_____(填字母代号)。

    A.延长反应时间 B.使用催化剂Cat.2 C.降低反应温度

    D.投料比不变，增加反应物的浓度 E.增大CO2和H2的初始投料比

    （3）由表中实验数据可以得出的结论是_______________________。

    （4）553K，使用催化剂Cat.2，在该时刻H2的转化率为______(填字母代号)。

    A.5.5% B.13.3% C.16.4% D.29.3%

    （5）在下图中分别画出反应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。________

    （6）研究证实，CO2也可在硫酸溶液中用情性电解生成甲醇，则生成甲醇的电极反应式是_________，另一极的电解产物为______________________。

    【答案】 低温 20.6kJ CD 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(或在相同温度下不同的催化剂对反应I的催化能力不同) C CO2+6H++6e-==CH3OH+H2O O2(H2SO4)

    【解析】（1）反应I为I.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-53.7kJ·mol-1 为放热反应，

    在低温下自发进行；反应为II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2

    已知CO和H2的燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1，则①：CO（g）+O2（g）=CO2（g）△H= -283.0kJ·mol-1②：H2（g）+O2（g）=H2O （l）△H=-285.8kJ·mol-1③：H2O（l）＝H2O（g）ΔH3=+44.0kJ·mol-1
    根据盖斯定律分析，②－①＋③即可得热化学方程式为：

    CO2（g）+ H2（g）CO（g）+H2O（g）ΔH2=-285.8+283.0+44=+41.2 kJ·mo

    每生成9g水蒸气放出热量为20.6 kJ。

    （2）反应Ⅰ中A、延长反应时间，平衡不移动，不能提高转化率，A错误；B、使用催化剂，平衡不移动，不能提高转化率，B错误；C、降低反应温度，平衡正向移动，提高二氧化碳的转化率，C正确；D、投料比不变，增加反应的浓度，平衡正向移动，提高二氧化碳的转化率，D正确;E、增大二氧化碳和氢气的初始投料比，能提高氢气的转化率，二氧化碳的会降低，E错误；；答案选CD。
    （3）从表格数据分析，在相同的温度下，不同的催化剂，其二氧化碳的转化率也不同，说明不同的催化剂的催化能力不同；相同催化剂不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正反应为放热反应，说明表中数据是未到平衡数据。所以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。

    （4）由.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1= -53.7kJ·mol-1

    初始量 1 2.2 0 0

    变化量0,12 0.36 0.12 0.12

    平衡量 0,88 1.84 0.12 0.12

    553K，使用催化剂Cat.2，在该时刻H2的转化率为=0.36/2.2=16.4

    （5已知反应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。_

    （6）CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇C元素化合价降低,被还原,应为电解池的阴极反应,电极方程式为CO2+6H++6e- = CH3OH+H2O，阳极的4OH—4e-=O2+H2O

    故答案为：CO2+6H++6e- = CH3OH+H2O，O2 (H2SO4)

    点睛:掌握盖斯定律是分析和计算反应热常用的工具。根据方程式的加减确定反应热的加减。同时注意反应热的正负号。掌握平衡移动原理，注意只有浓度、温度和压强硬性平衡，注意催化剂的使用只能改变反应速率但不影响平衡，可以影响到达平衡的时间。当增大一种反应物的浓度时，平衡正向移动，另一种反应物的转化率会提高，但本身转化率会降低。本题考查了平衡常数和盖斯定律，平衡移动的影响因素，和催化剂对反应的影响，综合能力较强，题目难度中等。

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：

    【题目】在一定条件下，NO跟NH3可以发生反应：6NO+4NH3=5N2+6H2O，该反应中被氧化和被还原的氮元素的质量比是（ ）
    A.3：2
    B.2：1
    C.1：1
    D.2：3

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    【题目】下列反应属于不属于取代反应的是（ ）
    A.油脂的水解
    B.在一定条件下，苯与浓硝酸反应制取硝基苯
    C.乙醛与氢气的反应
    D.甲烷与氯气在光照条件下反应

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    【题目】仅根据题中图示得出的结论不合理的是（　　）

    A

    B

    C

    D

    图示

    结论

    HB为弱酸

    HF为弱电解质

    溶解度：AgI＜AgCl

    正反应△H＞0


    A.A
    B.B
    C.C
    D.D

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    【题目】H2RO3是一种二元酸，常温下，用1Llmol/LNa2RO3溶液吸收RO2气体，溶液的pH随RO2气体的物质的量的变化如图所示。下列说法不正确的是

    A. a点溶液中2c(Na+)>3c(RO32-)

    B. 向b点溶液中加水可使溶液的pH由6.2升高到7.4

    C. 常温下，NaHRO3溶液中c(HRO3-)>c(RO32-)>c(H2RO3)

    D. 当吸收RO2的溶液呈中性时，c(Na+)=2c(RO32-)+c(HRO3-)

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    【题目】X、Y、Z、W、Q为原子序数依次增大的前四周期元素，X核外未成对电子数有2个，与其他元素均能形成二元化合物；Y是地壳中含量最多的金属元素；Z是遗传物质的组成元素之一；W内层电子数是最外层电子数的9倍；Q基态原子价层电子排布中成对电子数和未成对电子数相同，且成对电子数为最外层电子数的2倍。据此回答下列问题:

    （1）Q的基态原子的价层电子排布式为___________________________。

    （2）X、Y、Z、W四种元素中，电负性最大的是_________(填元素符号,下同)；同周期元素中，第一电高能介于Y和Z之间的有__________________。

    （3）Y和W的氯化物熔点高的是______(填化学式)，原因是_____________________；与Z的低价氯化物互为等电子体的离子是_______(填离子符号)。

    （4）咖啡因对中枢神经有兴奋作用，其结构简式如图所示。常温下，咖啡因在水中的溶解度为2g，加适量水杨酸钠[C6H4(OH)(COONa)]可使其溶解度增大，其原因可能是___________，分子中氮原子的杂化类型有___________________。

    （5）已知WX的密度为3.25g/cm3，单元晶胞边长481pm，经计算可确定该单元晶胞中含有____个WX，说明在形成晶体时，半径大的粒子先进行了_______方式的堆积，晶胞中距离W最近的X有_____个。

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    【题目】某草酸晶体的化学式可表示为H2C2O4xH2O，为测定x的值，进行下列实验： ①称取7.56g某草酸晶体配成100.0mL的水溶液，
    ②用移液管移取25.00mL所配溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H2SO4 ， 用浓度为0.600mol/L的KMnO4溶液滴定，滴定终点时消耗KMnO4 的体积为10.00mL．
    （1）若滴定终点时仰视读数，则所测x的值将（填“偏大”或“偏小”）．
    （2）x= ．

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    【题目】常温下S2Cl2是橙黄色液体，其分子结构如图所示．少量泄漏会产生窒息性气味，遇水易水解，并产生酸性悬浊液．下列关于S2Cl2的说法错误的是（　　）
    A.为非极性分子
    B.分子中既含有极性键又含有非极性键
    C.与S2Br2结构相似，熔沸点S2Br2＞S2Cl2
    D.与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2O→SO2↑+3S↓+4HCl

    查看答案和解析>>

    科目：高中化学 来源： 题型：

    【题目】下列物质中,能够导电的电解质是

    A.CuB.熔融的氧化铝C.稀硫酸D.葡萄糖

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案