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  • 1. (2022·秦皇岛模拟) 我国科学家利用Fe2Na3/红紫素催化剂实现CO2还原制备CO,利用可见光催化还原CO2 , 将CO2转化为增值化学原料(HCOOH、HCHO、CH3OH等) ,这被认为是一种可持续的CO2资源化有效途径。

    1. (1) 已知几种物质的燃烧热(ΔH)如表1所示:

      表1

      物质

      HCHO(g)

      H2(g)

      燃烧热(ΔH)/(kJ · mol-1)

      -570. 8

      -285. 8

      已知:H2O(g)=H2O(l) ΔH =-44 kJ ·mol-1。 

      CO2(g)+2H2(g) HCHO(g)+H2O(g) ΔH =kJ·mol-1

    2. (2) 在一定温度下,将1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)通入某恒容密闭容器中,发生反应CO2(g)+H2(g) HCOOH(g) ,测得不同时刻容器中CO2的体积分数[φ(CO2)]如表2所示。

      表2

      t/min

      0

      10

      20

      30

      40

      50

      φ(CO2)

      0.250

      0.230

      0.215

      0.205

      0.200

      0.200

      达到平衡时CO2的转化率为

    3. (3) 将n(CO2) : n(H2)=1 :4的混合气体充入某密闭容器中,同时发生反应1和反应2。

      反应1:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1= +41.2kJ·mol-1

      反应2:CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2<0。 

      在不同温度、压强下,测得相同时间内CO2的转化率如图1。0.1 MPa时,CO2的转化率在600 ℃之后随温度升高而增大的主要原因是

    4. (4) 在一定温度下,向容积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2(g)和n mol H2(g) ,仅发生(3)中的反应2。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[]的关系如图2。

      ①起始时容器内气体的总压强为8p kPa,若10 min时反应到达c点,则0~10 min内,v(H2)=mol·L-1· min-1

      ②b点时反应的平衡常数Kp= (用含 p的表达式表示)(kPa)-2。(已知:用气体分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数)

    5. (5) 我国科学家开发催化剂,以惰性材料为阳极,在酸性条件下电解还原CO2制备HCHO,其阴极的电极反应式为
    6. (6) 我国学者探究 了BiIn 合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图3所示(带“*”表示物质处于吸附态)。试从图3分析,采用BiIn合金催化剂优于单金属Bi催化剂的原因:;BiIn合金催化剂优于单金属In催化剂的原因:

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