中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM－5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应，所...

中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM－5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应，所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物，反应过程如图

下列说法正确的是

A.第i步反应为CO2＋H2＝CO＋H2O

B.第i步反应的活化能低于第ii步

C.Fe3(CO)12/ZSM－5使CO2加氢合成低碳烯的△H减小

D.添加不同助剂后，反应的平衡常数各不相同

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铁是一种非常重要的金属。

（1）中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应，反应过程如图。催化剂中添加助剂Na、K、Cu（也起催化作用）后可改变反应的选择性。

下列说法正确的是___。

A.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步

B.第ⅰ步所发生的反应为：CO2+H2CO+H2O

C.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小

D.保持其他条件不变，添加不同助剂后各反应的平衡常数不变

加入助剂K能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是___。

（2）纳米铁是重要的储氢材料，可用反应Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)5(g)制得。在1L恒容密闭容器中加入足量铁粉和0.24mol CO，在T1、T2不同温度下进行反应，测得c(CO)与温度、时间的关系如图所示。

①T1___T2，△H___0（填“＞”或“＜”）

②已知：标准平衡常数Kθ=，其中pθ为标准压强（1×105Pa），p[Fe(CO)5]、p(CO)为各组分的平衡分压。T2温度下，平衡时体系的压强为p，反应的标准平衡常数Kθ=___（用含p的最简式表示）

（3）高铁酸钾（K2FeO4）被称为“绿色化学”净水剂，在酸性至弱碱性条件下不稳定。

①电解法可制得K2FeO4，装置如图，若转移6mol电子则隔膜右边溶液增重___g。

②K2FeO4在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与pH的关系如图所示，向pH=6的溶液中加入KOH溶液，发生反应的离子方程式为___。

（4）复合氧化物铁酸锰（MnFe2O4）可用于热化学循环分解制氢气，原理如下：

①MnFe2O4(s)=MnFe2O(4-x)(s)+O2(g)△H1

②MnFe2O(4-x)(s)+xH2O(g)=MnFe2O4(s)+xH2(g)△H2

③2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H3

则：△H3与△H1、△H2的关系为___。

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2017 年5月4 日《光明日报》报道称，中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂首次实现了CO2直接加氢制汽油的过程。其转化过程如图所示：

下列说法正确的是

A. 反应①的产物中含有水。

B. 反应②为化合反应

C. 所制得汽油的主要成分是烃和烃的含氧衍生物

D. 这种人造汽油用作汽车的燃料时，汽车尾气中不含氮氧化物

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2017 年5月4 日《光明日报》报道称，中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂首次实现了CO2直接加氢制汽油的过程。其转化过程如图所示：

下列说法正确的是

A. 反应①的产物中含有水。

B. 反应②为化合反应

C. 所制得汽油的主要成分是烃和烃的含氧衍生物

D. 这种人造汽油用作汽车的燃料时，汽车尾气中不含氮氧化物

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CO2的资源化利用一直是化学家们关注的重要课题，中科院大连化学物理研究所设计了一种新型多功能复合催化剂，成功地实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油：(反应①)，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

(1)已知氢气的燃烧热为，若要利用的燃烧热求a的值，则还需要知道一个反应的，该反应是________________________________。反应①在一定条件下具有自发性，则a_______________0(填“>”或“<”)。

(2)向某密闭容器中按一定投料比充入、，控制条件使其发生反应：。测得的平衡转化率与温度、压强之间的关系如图1所示：

则X表示______________，___________(填“>”或“<”)。欲提高的平衡转化率并提高单位时间内的产量，可采取的措施是______________________(填两种)。

(3)控制一定温度、催化剂，按不同投料比将反应物通入到某密闭容器中，测得平衡时的百分含量与投料比之间的关系如图2所示，则____________。

(4)在钌-铑双金属催化剂的作用下，CH3OH、CO2、H2可高效地转化为乙酸，反应方程式为。一定温度下，向某刚性容器中通入等物质的量的三种原料气，测得体系中的总压强与时间的关系如下表所示：

则反应开始到达到平衡的过程中，____________________________。

(5)碳捕捉技术的发展也有利于CO2在资源应用方面得到充分利用。常温下，若某次用NaOH溶液捕捉空气中的CO2所得溶液的pH=10，并测得溶液中，则_____________。

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中科院大连化学物理研究所设计了一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

(1)已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　 ΔH=－571.6kJ·mol-1

C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)　 ΔH=－5518kJ·mol-1

则8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(l)+16H2O(l)　 ΔH=___kJ·mol-1。

(2)氨硼烷(NH3BH3)是储氢量最高的材料之一，氨硼烷还可作燃料电池，其工作原理如图1所示。氨硼烷电池工作时正极的电极反应式为__________。

(3)常见含硼的化合物有NaBH4、NaBO2，已知NaBH4溶于水生成NaBO2、H2，写出其化学方程式_______。为NaBH4反应的半衰期（反应一半所需要的时间，单位为min）。lgt1/2随pH和温度的变化如图2所示，则T1______T2（填“>”或“<”）。

(4)燃油汽车尾气含有大量的NO，在活化后的V2O5催化作用下，氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图3所示。

根据图写出总反应的化学方程式_______________。

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中科院大连化学物理研究所设计了一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油，该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

(1)已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　 ΔH=－571.6kJ·mol-1

C8H18(l)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)　 ΔH=－5518kJ·mol-1

则8CO2(g)+25H2(g)=C8H18(l)+16H2O(l)　 ΔH=___kJ·mol-1。

(2)氨硼烷(NH3BH3)是储氢量最高的材料之一，氨硼烷还可作燃料电池，其工作原理如图1所示。氨硼烷电池工作时正极的电极反应式为__________。

(3)常见含硼的化合物有NaBH4、NaBO2，已知NaBH4溶于水生成NaBO2、H2，写出其化学方程式_______。为NaBH4反应的半衰期（反应一半所需要的时间，单位为min）。lgt1/2随pH和温度的变化如图2所示，则T1______T2（填“>”或“<”）。

(4)燃油汽车尾气含有大量的NO，在活化后的V2O5催化作用下，氨气将NO还原成N2的一种反应历程如图3所示。

根据图写出总反应的化学方程式_______________。

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2017年，中科院大连化学物理研究所碳资源小分子与氢能利用创新特区研究组（DNL19T3）孙剑、葛庆杰研究员团队通过设计一种新型Na-Fe3O4/HZSM-5多功能复合催化剂，成功实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油。该研究成果被评价为“CO2催化转化领域的突破性进展”。

(1) 工业生产尾气中的CO2捕获技术之一是氨水溶液吸收技术，工艺流程是将烟气冷却至15.5～26.5℃后用氨水吸收过量的CO2，该反应的化学方程式为_____________。在用氨水吸收前，烟气需冷却至15.5～26.5℃的可能原因是_________________。

(2) 该研究成果用CO2制取高辛烷值汽油的路线是先将CO2按逆水煤气反应生成CO，然后由CO与H2反应生成烃，产物中汽油组分占所有烃类产物的百分比近80%。

① 已知：H2 (g)＋O2 (g) === H2O(l)　 ΔH1= —285.8 kJ·mol-1

C8H18(l)＋O2(g) === 8CO2(g)＋9H2O(l)　 ΔH3= —5518 kJ·mol-1

试写出25℃、101kPa条件下，CO2与H2反应生成汽油(以C8H18表示)的热化学方

程式__________________________。

② 在一实验容器中充入一定量的CO2和H2，若加入催化剂恰好完全反应，且产物只生成C5以上的烃类物质和水，则CO2与H2的物质的量之比不低于________。

(3) 二甲醚(CH3OCH3)的十六烷值高，燃烧尾气中污染物少，可代替柴油。CO、CO2混合加氢的方法是在一个反应器中将合成气直接转化为二甲醚，包括以下4个反应：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　 ①

CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　　 　　　 ②

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　 　　　 ③

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) 　④

① 已知反应④在某温度下的平衡常数为K=400。此温度下，在一恒容密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

此时正、逆反应速率的大小：v(正) ______ v(逆) （填“>”、“<”或“＝”)。

若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，该时间内反应速率v(CH3OH)＝_____。

② 某科研小组在反应温度503K～543K，反应压强分别是3、4、5、6、7MPa，n(CO)/n(CO+CO2)=0.5的情况下计算了二甲醚的平衡收率(二甲醚实际产量与反应物总量之比)，结果如图1所示。

a~e曲线分别对应不同的压强条件，则e对应的压强是______，理由是___________。

该科研小组在反应温度523K、反应压强5MPa的条件下，按照合成反应的化学计量比进料，改变n(CO)/n(CO+CO2)的比例，二甲醚的平衡收率的变化规律如图2所示。

由图2可知，二甲醚的平衡收率随着n(CO)/n(CO+CO2)比值的增大而单调上升，其原因是________________________________________________。

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在Zn/ZSM-5的催化作用下，甲烷与二氧化碳可以直接合成乙酸，其反应方程式为CH4(g)+CO2(g)→CH3COOH(g)，该反应过程与能量的变化关系如图所示。下列说法错误的是（　　　　 ）

A.CO2的电子式：

B.乙酸的球棍模型：

C.该反应为吸热反应

D.该反应为化合反应

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CO2的转化和重整受到越来越多的关注，它是有效应对全球气候变化、促进低碳社会构建的重要方法。

(1)热化学转化法。

CO2催化加氢合成CH4，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝－890.3 kJ·mol－1

反应Ⅱ：CO(g)＋H2O (g)=CO2(g)＋H2(g)；ΔH＝＋2.8 kJ·mol－1

反应Ⅲ：2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)；ΔH＝－566.0 kJ·mol－1

则反应CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) 的ΔH＝________kJ·mol－1。

(2)CO2催化还原法。

图1表示的是利用CO2的“直接电子传递机理”。在催化剂铜的表面进行转化。当有1 mol CO2反应时，直接传递的电子物质的量为________mol。

(3)CO2电化学催化重整法。

①图2表示以KOH溶液作电解质溶液进行电解的示意图，CO2在Cu电极上可以转化为CH4，该电极反应的方程式为______________________，电解一段时间后，阳极区溶液pH减小，其原因是__________________。

②CO2与CH4在催化剂作用下合成乙酸，反应的化学方程式为________。

(4)CO2与丙烯通过金属杂多酸盐[CoxH(3－2x)PW12O40] 催化合成甲基丙烯酸。

①研究发现金属杂多酸盐中x对CO2转化率的影响如图3所示，由图3得出催化效果最好的金属杂多酸盐化学式是________。

②催化剂在温度不同时对CO2转化率的影响如图4所示，300 ℃催化效果远不如200 ℃　 和250 ℃的原因为__________________________________。

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