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我國(guó)對(duì)世界鄭重承諾:2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。而研發(fā)二氧化碳的碳捕提和碳利用技術(shù)則是關(guān)鍵。通過各國(guó)科技工作者的努力,已經(jīng)開發(fā)出許多將CO2回收利用的技術(shù),其中催化轉(zhuǎn)化法最具應(yīng)用價(jià)值。回答下列問題:
(1)CO2在催化劑作用下可以直接轉(zhuǎn)化為乙二醇和甲醇,但若反應(yīng)溫度過高,乙二醇會(huì)深度加氫生成乙醇。(g)+CO2(g)+3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)ΔH=-131.9kJ?mol-1
HOCH2CH2OH(g)+H2(g)→C2H5OH(g)+H2O(g)ΔH=-94.8kJ?mol-1
獲取乙二醇的反應(yīng)歷程可分為如下2步:
Ⅰ.(g)+CO2(g)→(g)  ΔH=-60.3kJ?mol-1
Ⅱ.EC加氫生成乙二醇與甲醇
①步驟Ⅱ的熱化學(xué)方程式是
(g)+3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)△H=-71.6kJ/mol
(g)+3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)△H=-71.6kJ/mol
。
②研究反應(yīng)溫度對(duì)EC加氫的影響(反應(yīng)時(shí)間均為4小時(shí)),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表:
反應(yīng)溫度/℃ EC轉(zhuǎn)化率/% 乙二醇產(chǎn)率/%
160 23.8 23.2
180 62.1 60.9
200 99.9 94.7
220 99.9 92.4
由表可知,溫度越高,EC的轉(zhuǎn)化率越高,原因是
溫度越高,反應(yīng)速率越快,反應(yīng)相同的時(shí)間轉(zhuǎn)化的EC的量越多,故導(dǎo)致EC的轉(zhuǎn)化率越高
溫度越高,反應(yīng)速率越快,反應(yīng)相同的時(shí)間轉(zhuǎn)化的EC的量越多,故導(dǎo)致EC的轉(zhuǎn)化率越高
。溫度升高到220℃時(shí),乙二醇的產(chǎn)率反而降低,原因是
溫度升高到220℃時(shí),乙二醇深度加氫生成了乙醇,導(dǎo)致EC的轉(zhuǎn)化率保持不變,而乙二醇的產(chǎn)率反而降低
溫度升高到220℃時(shí),乙二醇深度加氫生成了乙醇,導(dǎo)致EC的轉(zhuǎn)化率保持不變,而乙二醇的產(chǎn)率反而降低

(2)多晶Cu是目前唯一被實(shí)驗(yàn)證實(shí)能高效催化CO2還原為烴類(如C2H4)的金屬。如圖1所示,電解裝置中分別以多晶Cu和Pt為電極材料,用陰離子交換膜分隔開陰、陽極室,反應(yīng)前后KHCO3濃度基本保持不變,溫度控制在10℃左右,生成C2H4的電極反應(yīng)式為
14CO2+12e-+8H2O=C2H4+12
HCO
-
3
14CO2+12e-+8H2O=C2H4+12
HCO
-
3

(3)CO2與H2反應(yīng)如果用Co/C作為催化劑,可以得到含有少量甲酸的甲醇。為研究催化劑的催化效率,將Co/C催化劑循環(huán)使用,相同條件下,隨著循環(huán)使用次數(shù)的增加,甲醇產(chǎn)量如圖2所示,試準(zhǔn)測(cè)甲醇產(chǎn)量變化的原因:
反應(yīng)產(chǎn)生的甲酸腐蝕催化劑,使催化劑活性降低
反應(yīng)產(chǎn)生的甲酸腐蝕催化劑,使催化劑活性降低
。(已知Co的性質(zhì)與Fe相似)

【答案】(g)+3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)△H=-71.6kJ/mol;溫度越高,反應(yīng)速率越快,反應(yīng)相同的時(shí)間轉(zhuǎn)化的EC的量越多,故導(dǎo)致EC的轉(zhuǎn)化率越高;溫度升高到220℃時(shí),乙二醇深度加氫生成了乙醇,導(dǎo)致EC的轉(zhuǎn)化率保持不變,而乙二醇的產(chǎn)率反而降低;14CO2+12e-+8H2O=C2H4+12
HCO
-
3
;反應(yīng)產(chǎn)生的甲酸腐蝕催化劑,使催化劑活性降低
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:26引用:3難度:0.6
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    發(fā)布:2024/12/30 3:0:4組卷:116引用:9難度:0.6
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    (1)圖1的四個(gè)過程中能量轉(zhuǎn)化形式有
     

    A.2種  B.3種  C.4種  D.4種以上
    (2)電解過程要消耗大量的電能,而使用微生物作催化劑在陽光下也能分解水.
    2H2O(1)
    通電
    2H2(g)+O2(g)△H 1      2H2O(1)
    光照
    催化劑
    2H2(g)+O2(g)△H2   
    以上反應(yīng)的△H1
     
    △H2(選填“<”、“>”或“=”)
    (3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依據(jù)圖2能量變化寫出氫氣燃燒生產(chǎn)液態(tài)水的熱化學(xué)方程式
     

    (4)氫能利用需要選擇合適的儲(chǔ)氫材料.
    ①NaBH4是一種重要的儲(chǔ)氫載體,能與水反應(yīng)生成NaBO2,且反應(yīng)前后B的化合價(jià)不變,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
     

    ②鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣生產(chǎn)氫化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)釋放出氣態(tài)氫,根據(jù)平衡移動(dòng)的原理,可改變的條件之一是
     

    ③一定條件下,如圖3所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫,使C7H8轉(zhuǎn)化為C7H14,則電解過程中產(chǎn)生的氣體X 為
     
    ,電極A上發(fā)生的電極反應(yīng)式為
     

    發(fā)布:2024/12/17 8:0:2組卷:38引用:1難度:0.5
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