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高中化学
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综合题
1.
(2022·蚌埠模拟)
中国首次实现利用二氧化碳合成淀粉,合成过程的关键步骤是利用二氧化碳制备甲醇。CO
2
催化加氢制CH
3
OH的主要反应为CO
2
+3H
2
→CH
3
OH+H
2
O。
(1) 已知H
2
(g)和CH
3
OH(g)的燃烧热分别是285.8kJ·mol
-1
和763.9kJ·mol
-1
, H
2
O(1)的汽化热是40.8kJ·mol
-1
, 则反应CO
2
(g)+3H
2
(g)→CH
3
OH(g)+H
2
O(g)的ΔH=
。该反应在
(填“高温”“低温”或“任何温度”)下可自发进行。
(2) CO
2
催化加氢制CH
3
OH的一种反应机理历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注,如CO
2
*表示CO
2
吸附在催化剂表面)
该反应历程中决速步反应的化学方程式为
。
(3) 已知化学反应速率方程k
正
、k
逆
是正逆反应v
正
=k
正
·c(CO
2
)·c
3
(H
2
),v
逆
=k
逆
·c(CH
3
OH)·c(H
2
O)的速率常数,只受温度影响。如图表示速率常数的对数lgk与温度的倒数
之间的关系,k
正
、k
逆
对应的曲线分别是
、
。
(4) CO
2
和H
2
起始物质的量之比为1:3时,该反应在有、无分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出H
2
O)。有分子筛膜时,温度为210℃时甲醇平衡产率最高的原因是
。
(5) 一定条件下,向2L恒容密闭容器中充入2 molCO
2
和6molH
2
, 发生反应CO
2
(g)+3H
2
(g) → CH
3
OH(g)+H
2
O(g)。已知容器内起始压强为320kPa,反应达平衡时容器内压强为200kPa,平衡时CH
3
OH(g)的分压为
kPa,该温度下反应的标准平衡常数K
θ
=
。(该反应标准平衡常数的表达式为K
θ
=
, 其中p为分压,分压=总压×物质的量分数,p
θ
=100kPa)
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