学进去-教育应平等而普惠
试题
类型:原理综合题
难度系数:0.15
所属科目:高中化学
2020年中国向世界宣布2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。转化和吸收CO2的研究成为更加迫切的任务。
(1)在催化剂作用下CO2和H2发生反应I:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) H1。已知298K时,部分物质的相对能量如表所示(忽略H随温度的变化)。
物质CO2(g)H2O(l)H2O(g)H2(g)C2H4(g)
相对能量(kJ•mol-1)-393-286-242052

H1=_____kJ•mol-1,该反应能够自发进行的条件是_____(填“较高温度”或“较低温度”)。
(2)在恒温恒容条件下,向密闭容器中充入CO2、H2,加入合适催化剂,发生反应I,下列情况表明反应I达到平衡状态的是_____(填序号)。
A.C2H4的体积分数保持不变B.混合气体密度保持不变
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变D.混合气体中C2H4与H2O(g)的分压之比不变
(3)在一体积不变的密闭容器中投入0.4molCO2和1.2molH2,发生反应I,测得CO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示;

①随着温度升高,不同压强下,CO2的平衡转化率接近相等,原因是______
②若反应平衡时M点(p2对应压强下)密闭容器的体积为2L,请列出计算N点条件下反应Ⅰ的平衡常数的计算式K=_____(只列计算式)。
(4)CO2催化加H2还可能生成其他含碳化合物。研究发现,Fe、Co固体双催化剂的成分对相同时间内CO2转化率和产物选择性有重要作用,部分研究数据如表所示:
实验编号n(Fe):n(Co)CO2转化率/%CO选择性/%CH4选择性/%C2H4选择性/%反应后固体的成分
1100∶01.110000Fe和少量Fe3O4
250∶5030.536.842.920.3Fe和Co
30∶10069.22.797.10.2Co

下列说法错误的是______(填序号)。
A.实验1中生成Fe3O4的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO
B.用该方法制备CH4时,最好选用金属Co作催化剂
C.n(Fe):n(Co)对该制备过程影响很大
D.若生成等物质的量的CH4和C2H4,转移的电子数比值为2∶1
(5)在一定条件下,选择合适的催化剂使CO2只发生转化为CO的反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H>0。调整CO2和H2初始投料比,测得在一定投料比和一定温度下,该反应CO2的平衡转化率如图所示:

已知:Kx是以物质的量分数表示的化学平衡常数;反应速率v=v-v=kx(CO2)x(H2)-kx(CO)x(H2O),k、k分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数。B、E、F三点反应温度最高的是_____点,计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中,当CO2转化率达到40%时,=_____
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