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题型:综合题 题类:模拟题 难易度:困难

广东省2020年高考理综-化学一模试卷

现代工业的发展导致CO2的大量排放,对环境造成的影响日益严重,通过各国科技工作者的努力,已经开发出许多将CO2回收利用的技术,其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题:
(1)、在催化转化法回收利用CO2的过程中,可能涉及以下化学反应:

①CO2(g)+2H2O(l) CH3OH(l)+ O2(g)    ΔH=+727kJ·mol-1    ΔG=+818kJ·mol-1

②CO2(g)+3H2O(l) CH4(g)+O2(g)    ΔH=+890kJ·mol-1    ΔG=+818kJ·mol-1

③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l)    ΔH=-131kJ·mol-1    ΔG=-9.35kJ·mol-1

④CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(l)    ΔH=-253kJ·mol-1    ΔG=-130kJ·mol-1

从化学平衡的角度来看,上述化学反应中反应进行程度最小的是,反应进行程度最大的是

(2)、反应CO2+4H2 CH4+2H2O称为Sabatier反应,可用于载人航空航天工业。我国化学工作者对该反应的催化剂及催化效率进行了深入的研究。

①在载人航天器中利用Sabatier反应实现回收CO2 , 再生O2 , 其反应过程如图所示,这种方法再生O2的最大缺点是需要不断补充(填化学式)。

②在1.5MPa,气体流速为20mL·min-1时研究温度对催化剂催化性能的影响,得到CO2的转化率(%)如下:

催化剂

180℃

200℃

220℃

280℃

300℃

320℃

340℃

360℃

Co4N/Al2O3

8.0

20.3

37.3

74.8

84.4

85.3

86.8

90.1

Co/Al2O3

0.2

0.7

2.0

22.4

37.6

48.8

54.9

59.8

分析上表数据可知:(填化学式)的催化性能更好。

③调整气体流速,研究其对某催化剂催化效率的影响,得到CO2的转化率(%)如下:

气体流速/mL·min-1

180℃

200℃

220℃

280℃

300℃

320℃

340℃

360℃

10

11.0

25.1

49.5

90.2

93.6

97.2

98.0

98.0

30

4.9

11.2

28.9

68.7

72.7

79.8

82.1

84.2

40

0.2

5.2

15.3

61.2

66.2

71.2

76.6

79.0

50

0.2

5.0

10.0

50.0

59.5

61.2

64.1

69.1

分析上表数据可知:相同温度时,随着气体流速增加,CO2的转化率(填“增大”或“减小”),其可能的原因是

④在上述实验条件中,Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是,在1L恒容密闭容器中发生该反应,已知初始反应气体中V(H2):V(CO2)=4:1,估算该温度下的平衡常数为(列出计算表达式)。

(3)、通过改变催化剂可以改变CO2与H2反应催化转化的产物,如利用Co/C作为催化剂,反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。为了研究催化剂的稳定性,将Co/C催化剂循环使用,相同条件下,随着循环使用次数的增加,甲醇的产量如图所示,试推测甲醇产量变化的原因。(已知Co的性质与Fe相似)

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