主观

催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。学.科网研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平衡反应,学.科网分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下:

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-53.7kJ·mol-1I

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2II

某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2,学.科网经过相同反应时间测得如下实验数据:

【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醛的百分比

已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1

②H2O(l)═H2O(g)ΔH3=44.0kJ·mol-1

请回答(不考虑温度对ΔH的影响):

(1)反应I的平衡常数表达式K=;反应II的ΔH2=kJ·mol-1

(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有。

A.使用催化剂Cat.1   B.使用催化剂Cat.2  C.降低反应温度

D.投料比不变,增加反应物的额浓度  E.增大CO2和H2的初始投料比

(3)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是。

(4)在右图中分别画出I在无催化剂、有Cat.1和由Cat.2三种情况下“反应过程-能量”示意图。

(5)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在极,该电极反应式是。

参考答案
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无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2,装置如图1,主要步骤如下:

步骤1 三颈瓶中装入10 g镁屑和150 mL无水乙醚;装置B中加入15 mL液溴。

步骤2 缓慢通入干燥的氮气,直至溴完全导入三颈瓶中。

步骤3 反应完毕后恢复至室温,过滤,滤液转移至另一干燥的烧瓶中,冷却至0℃,析出晶体,再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。

步骤4 常温下用苯溶解粗品,冷却至0℃,析出晶体,学科&网过滤,洗涤得三乙醚合溴化镁,加热至160℃分解得无水MgBr2产品。

已知:①Mg和Br2反应剧烈放热;MgBr2具有强吸水性。

②MgBr2+3C2H5OC2H5MgBr3C2H5OC2H5

请回答:

(1)仪器A的名称是____________。

实验中不能用干燥空气代替干燥N2,原因是___________。

(2)如将装置B改为装置C(图2),学科&网可能会导致的后果是___________。

(3)步骤3中,第一次过滤除去的物质是___________。

(4)有关步骤4的说法,正确的是___________。

A.可用95%的乙醇代替苯溶解粗品 B.洗涤晶体可选用0℃的苯

C.加热至160℃的主要目的是除去苯D.该步骤的目的是除去乙醇和可能残留的溴

(5)为测定产品的纯度,可用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定,反应的离子方程式:

Mg2++ Y4-====Mg Y2-

①滴定前润洗滴定管的操作方法是__________。

②测定前,先称取0.2500g无水MgBr2产品,溶解后,用0.0500 mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液26.50 mL,则测得无水MgBr2产品的纯度是________________________(以质量分数表示)。

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