我國力爭于2030年前做到碳達(dá)峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。資源化利用碳氧化合物能有效減少CO2排放,實現(xiàn)自然界中的碳循環(huán)。
(1)以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)═C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
Ⅱ.C2H6(g)═CH4(g)+H2(g)+C(s)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
?。瓹2H6(g)═C2H4(g)+H2(g)ΔH1
ⅱ.H2(g)+CO2(g)═H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1
①ΔH1=+136kJ/mol+136kJ/mol。
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應(yīng)Ⅰ速率影響更大,原因是 反應(yīng)ⅱ速率較慢(活化能較大),是反應(yīng)Ⅰ的決速步驟反應(yīng)ⅱ速率較慢(活化能較大),是反應(yīng)Ⅰ的決速步驟。
③0.1MPa時,向一恒容密閉容器中充入物質(zhì)的量之比為2:1的CO2(g)和C2H6(g),反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖1所示。在800℃,C2H4(g)的選擇性[C2H4(g)的物質(zhì)的量反應(yīng)的C2H6(g)的物質(zhì)的量×100%]為 80%80%。
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(2)CO2可制甲烷化,CO2可制甲烷化過程中,CO2活化的可能途徑如圖2所示。CO是CO2活化的優(yōu)勢中間體,可能的原因是 生成中間體反應(yīng)的活化能小,反應(yīng)快生成中間體反應(yīng)的活化能小,反應(yīng)快。
(3)CO2在熔融K2CO3中電解還原為正丙醇(CH3CH2CH2OH)的陰極反應(yīng)式為 12CO2+18e-+4H2O=CH3CH2CH2OH+9CO32-12CO2+18e-+4H2O=CH3CH2CH2OH+9CO32-。
(4)CO2可用CaO吸收,發(fā)生反應(yīng):CaO(s)+CO2(g)?CaCO3(s)。在不同溫度下,達(dá)到平衡時體系中CO2物質(zhì)的量濃度[c(CO2)]與溫度的關(guān)系如圖3所示。900℃下的c(CO2)遠(yuǎn)大于800℃下的c(CO2),其原因是 由于CaO(s)+CO2(g)?CaCO3(s)反應(yīng)放熱,升高溫度,K值減小,而K=1c(CO2),故升高溫度體系中c(CO2)增大由于CaO(s)+CO2(g)?CaCO3(s)反應(yīng)放熱,升高溫度,K值減小,而K=1c(CO2),故升高溫度體系中c(CO2)增大。
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C
2
H
4
(
g
)
的物質(zhì)的量
反應(yīng)的
C
2
H
6
(
g
)
的物質(zhì)的量
1
c
(
CO
2
)
1
c
(
CO
2
)
【考點】化學(xué)平衡的影響因素;用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算;電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式;化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素.
【答案】+136kJ/mol;反應(yīng)ⅱ速率較慢(活化能較大),是反應(yīng)Ⅰ的決速步驟;80%;生成中間體反應(yīng)的活化能小,反應(yīng)快;12CO2+18e-+4H2O=CH3CH2CH2OH+9CO32-;由于CaO(s)+CO2(g)?CaCO3(s)反應(yīng)放熱,升高溫度,K值減小,而K=,故升高溫度體系中c(CO2)增大
1
c
(
CO
2
)
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:29引用:1難度:0.9
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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)生以下兩個平衡反應(yīng)。下列有關(guān)說法不正確的是( ?。?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,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來合成甲醇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,中國科學(xué)院長春應(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工作一段時間后,當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時,有
(4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過程中,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