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  • 1. (2021高三上·运城期中) 利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:

    ①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)    △H1

    ②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)    △H2

    ③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)    △H3

    回答下列问题:

    1. (1) 已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:

      化学键

      H—H

      C—O

      C≡O

      H—O

      C—H

      E/(kJ·mol-1)

      436

      343

      1076

      465

      413

      由此计算△H1=kJ·mol-1 , 已知△H2=-58kJ·mol-1 , 则△H3=kJ·mol-1

    2. (2) 科学家提出制备“合成气反应历程分两步:

      反应①:CH4(g)=C(ads)+2H2(g)(慢反应)

      反应②:C(ads)+CO2(g)=2CO(g)(快反应)

      上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量变化如图所示:

      CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为

    3. (3) 利用铜基配合物1,10—phenanthroline—Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之,其装置原理如图所示。

      ①电池工作过程中,图中Pt电极附近溶液的pH(填“变大”或“变小”),阴极的电极反应式为

      ②每转移2mol电子,阴极室溶液质量增加g。

    4. (4) 利用“Na—CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na—CO2”电池,以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C.放电时该电池“吸入CO2 , 其工作原理如图所示:

      ①放电时,正极的电极反应式为

      ②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面,当转移0.2mol电子时,两极的质量差为g。(假设放电前两电极质量相等)

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