Ⅰ.利用甲醇(CH3OH)制備一些高附加值產品,是目前研究的熱點。
(1)甲醇和水蒸氣經催化重整可制得氫氣,反應主要過程如下:
反應Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g)?3H2(g)+CO2(g)△H1
反應Ⅱ.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)△H2=akJ?mol-1
反應Ⅲ.CH3OH(g)?2H2(g)+CO(g)△H3=bkJ?mol-1
①△H1=b-ab-akJ?mol-1。
②工業上采用CaO吸附增強制氫的方法,可以有效提高反應Ⅰ氫氣的產率,如圖1,請分析加入CaO提高氫氣產率的原因:CaO消耗CO2,降低CO2的濃度,促進平衡正向移動,提高H2的產率CaO消耗CO2,降低CO2的濃度,促進平衡正向移動,提高H2的產率。
(2)CO2和H2充入一定體積的密閉容器中,在兩種溫度下發生反應:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),測得CH3OH的物質的量隨時間的變化如圖2。

①曲線Ⅰ、Ⅱ對應的平衡常數大小關系為KⅠ>>KⅡ。(填“>”或“=”或“<”)
②一定溫度下,在容積為1L的兩個恒容密閉容器中,按如下方式加入反應物,一段時間后達到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反應物投入量 | 1mol CO2、3mol H2 | 1mol CO2、1mol H2、 1mol CH3OH(g)、1mol H2O(g) |
<
<
v逆。(填“>”“<”或“=”)。③一定溫度下,此反應在恒壓容器中進行,能判斷該反應達到化學平衡狀態的依據是
bd
bd
。a.容器中壓強不變
b.H2的體積分數不變
c.c(H2)=3c(CH3OH)
d.容器中密度不變
e.2個C=O斷裂的同時有3個H-H斷裂
Ⅱ.(3)已知電離常數HCN:Ka=4.9×10-10,H2CO3:Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11,則向KCN溶液中通入少量CO2時的離子方程式為
CN-+H2O+CO2═HCN+
HCO
-
3
CN-+H2O+CO2═HCN+
。HCO
-
3
Ⅲ.(4)利用人工光合作用,借助太陽能使CO2和H2O轉化為HCOOH,如圖3所示,在催化劑b表面發生的電極反應為:
CO2+2H++2e-=HCOOH
CO2+2H++2e-=HCOOH
。【答案】b-a;CaO消耗CO2,降低CO2的濃度,促進平衡正向移動,提高H2的產率;>;<;bd;CN-+H2O+CO2═HCN+;CO2+2H++2e-=HCOOH
HCO
-
3
【解答】
【點評】
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①T1和T2溫度下的平衡常數大小關系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內的壓強不發生變化則可逆反應達到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應達到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產率
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