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  • 1. (2019高三上·揭阳月考) 2017年中科院某研究团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取辛烷值汽油,该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

    1. (1) 已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)   ΔH1 = -aKJ/mol

      C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)   ΔH2= -bKJ/mol

      试写出25℃、101kPa条件下,CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方程式

    2. (2) 利用CO2及H2为原料,在合适的催化剂(如Cu/ZnO催化剂)作用下,也可合成CH3OH,涉及的反应有:

      甲:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)        △H= - 53.7kJ·mol-1   平衡常数K1

      乙:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)             △H= + 41.2kJ·mol-1   平衡常数K2

      ①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K=(用含K1、K2的表达式表示),该反应△H0(填“大于”或“小于”)。

      ②提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有(填写两项)。

      ③催化剂和反应体系的关系就像锁和钥匙的关系一样,具有高度的选择性。下列四组实验,控制CO2和H2初始投料比均为1:2.2,经过相同反应时间(t1min)。

      温度(K)

      催化剂

      CO2转化率(%)

      甲醇选择性(%)

      综合选项

      543

      Cu/ZnO纳米棒材料

      12.3

      42.3

      A

      543

      Cu/ZnO纳米片材料

      11.9

      72.7

      B

      553

      Cu/ZnO纳米棒材料

      15.3

      39.1

      C

      553

      Cu/ZnO纳米片材料

      12.0

      70.6

      D

      由表格中的数据可知,相同温度下不同的催化剂对CO2的转化为CH3OH的选择性有显著影响,根据上表所给数据结合反应原理,所得最优选项为(填字母符号)。

    3. (3) 以CO、H2为原料合成 甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在体积均为2L的三个恒容密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分别都充入1molCO和2molH2 , 三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变。下图为三个容器中的反应均进行到5min时H2的体积分数示意图,其中有一个容器反应一定达到平衡状态。

      ①0~5min时间内容器Ⅱ中用CH3OH表示的化学反应速率为

      ②三个容器中一定达到平衡状态的是容器(填写容器代号)。

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