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CO2的回收與利用是科學家研究的熱點課題,可利用CH4與CO2制備“合成氣”(CO、H2),還可制備甲醇、二甲醚、碳基燃料等產品。
Ⅰ.CO2催化加氫合成CH3OCH3是一種CO2轉化方法,其過程中主要發(fā)生下列反應:
反應1:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)  ΔH=+41.2kJ?mol-1
反應2:2CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)   ΔH=-122.5kJ?mol-1
(1)CO和H2也能合成CH3OCH3,請寫出熱化學方程式
2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-204.9kJ?mol-1;
2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-204.9kJ?mol-1;
。
(2)在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中:CH3OCH3的選擇性=
2
×
C
H
3
OC
H
3
的物質的量
反應
C
O
2
的物質的量
×100%、則溫度高于300℃,溫度對CO2平衡轉化率影響較大的是反應
1
1
(填“1”或“2”);通常情況下,為提高生產效益(單位時間內的生產效率),提高產品選擇性,除了采取調節(jié)體系的壓強外,還可以采取的措施是
加壓
加壓
、
使用對反應2催化活性更高的催化劑
使用對反應2催化活性更高的催化劑

Ⅱ.在一定條件下,選擇合適的催化劑只進行反應CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)。調整CO2和H2初始投料比,測得在一定投料比和一定溫度下,該反應CO2的平衡轉化率如圖(各點對應的反應溫度可能相同,也可能不同)。

(3)經分析,A、E和G三點對應的反應溫度相同,結合數(shù)據(jù)說明判斷理由
因為KA=KE=KG=1,平衡常數(shù)相同,反應溫度相同
因為KA=KE=KG=1,平衡常數(shù)相同,反應溫度相同
。
(4)已知反應速率v=v-v=kx(CO2)x(H2)-kx(CO)x(H2O),k、k分別為正、逆向反應速率常數(shù),x為物質的量分數(shù)。C、D、E三點中k-k最大的是
C
C
,計算E點所示的投料比在從起始到平衡的過程中,當CO2轉化率達到50%時,
v
v
=
1
1
。
Ⅲ.制備碳基燃料
利用銅基配合物1,10-phenanthroline-Cu催化劑電催化CO2還原制備碳基燃料(包括CO、烷烴和酸等)是減少CO2在大氣中累積和實現(xiàn)可再生能源有效利用的關鍵手段之一,其裝置原理如圖所示。

(5)電路中每轉移2mol電子,陰極室溶液質量增加
46
46
g。

【答案】2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-204.9kJ?mol-1;;1;加壓;使用對反應2催化活性更高的催化劑;因為KA=KE=KG=1,平衡常數(shù)相同,反應溫度相同;C;1;46
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:35引用:2難度:0.3
相似題
  • 1.反應 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進行,半分鐘后,C 的物質的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6
  • 2.氫氣最早于16世紀被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1。
    (2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經25s后達到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關系如圖所示。

    ①T℃時,向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進行計算)Pa2。
    ②若只改變一個反應條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標號)。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質,以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應式為
     
    ,一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質量之比為
     
    。

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 3.將等物質的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應:3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應開始前容器中的A、B的物質的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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