CO2的資源化利用能有效減少CO2排放緩解能源危機(jī)。用CO2、H2為原料合成甲醇(CH3OH)過(guò)程主要涉及以下反應(yīng):
a)CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
b)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ/mol
c)12CO(g)+H2(g)?12CH3OH(g)ΔH3=-45.1kJ/mol
(1)根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)a的ΔH1=-49.0kJ/mol-49.0kJ/mol。
(2)我國(guó)學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果,研究了CO2與H2在TiO2/Cu催化劑表面生成CH3OH和H2O的部分反應(yīng)歷程,如圖1所示,其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。
反應(yīng)歷程中最小能壘(活化能)E正0.610.61eV。寫出歷程②的化學(xué)方程式 HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev)HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev)。
(3)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后,下列說(shuō)法正確的有 ACAC。
A.升高溫度,反應(yīng)b正向移動(dòng),反應(yīng)c逆向移動(dòng)
B.加入反應(yīng)a的催化劑,可以降低反應(yīng)的活化能及反應(yīng)熱
C.增大H2的濃度,有利于提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率
D.及時(shí)分離除CH3OH,可以使得反應(yīng)a的正反應(yīng)速率增大
(4)加壓,甲醇產(chǎn)率將 升高升高;若原料二氧化碳中摻混一氧化碳,隨一氧化碳含量的增加,甲醇產(chǎn)率將 升高升高。(填“升高”、“不變”、“降低”或“無(wú)法確定”)。
(5)使用新型催化劑,讓1mol CO2和3mol H2在1L密閉容器中只發(fā)生反應(yīng)a、b,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇率(甲醇選擇率是指轉(zhuǎn)化生成甲醇的CO2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度的變化趨勢(shì)如圖2所示。
553K時(shí),若反應(yīng)后體系的總壓為p,反應(yīng)a的Kp=3p14×3p14(p7)×(3p7)33p14×3p14(p7)×(3p7)3(列出計(jì)算式)。(Kp為壓強(qiáng)平衡常數(shù),其表達(dá)式寫法:在濃度平衡常數(shù)表達(dá)式中用氣體分壓代替濃度,氣體的分壓等于總壓乘以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。)由圖2可知,適宜的反應(yīng)溫度為 513K513K。
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【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的影響因素.
【答案】-49.0kJ/mol;0.61;HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev);AC;升高;升高;;513K
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:20引用:2難度:0.6
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1.升高溫度,下列數(shù)據(jù)不一定增大的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:31引用:4難度:0.7 -
2.催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問(wèn)題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生以下兩個(gè)平衡反應(yīng)。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是( ?。?br />①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ?mol-1
②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ?mol-1發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:90引用:3難度:0.5 -
3.現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化,既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放,又可以擴(kuò)大水煤氣的用途.甲醇是一種可再生能源,具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來(lái)合成甲醇CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
(1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線.
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關(guān)說(shuō)法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)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(shí)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間并提高CH3OH的產(chǎn)率
d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測(cè)得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
(2)已知在常溫常壓下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ?mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ?mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ?mol-1
則:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
(3)2009年10月,中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動(dòng)式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
①該電池正極的電極反應(yīng)式為
②工作一段時(shí)間后,當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時(shí),有
(4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實(shí)驗(yàn)室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:25引用:3難度:0.5
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