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CO2的資源化利用能有效減少CO2排放,充分利用碳資源。
(1)CO2催化加氫合成二甲醚是一種 CO2轉(zhuǎn)化方法,其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.5kJ?mol-1,
在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí) CH3OCH3 的選擇性隨溫度的變化如圖1。
其中:CH3OCH3 的選擇性=
2
×
C
H
3
OC
H
3
的物質(zhì)的量
反應(yīng)的
C
O
2
的物質(zhì)的量
×100%

①溫度高于300℃,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是
反應(yīng)Ⅰ的△H>0,反應(yīng)Ⅱ的△H<0,升高溫度使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度
反應(yīng)Ⅰ的△H>0,反應(yīng)Ⅱ的△H<0,升高溫度使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度
。
②220℃時(shí),在催化劑作用下CO2與H2反應(yīng)一段時(shí)間后,測得CH3OCH3 的選擇性為48%(如圖1中A點(diǎn))。不改變反應(yīng)時(shí)間和溫度,一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有
增大壓強(qiáng)
增大壓強(qiáng)
;
使用對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑
使用對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑

(2)另一種方法是將CO2和H2在230℃催化劑條件下生成甲醇蒸氣和水蒸氣。在10L密閉容器中投入1molCO2和2.75molH2,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)。在不同條件下測得平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖2所示:
①能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是
bd
bd
(填字母)。
a.c(H2):c(CH3OH)=3:1
b.容器內(nèi)氫氣的體積分?jǐn)?shù)不再改變
c.容器內(nèi)氣體的密度不再改變
d.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變
②上述反應(yīng)的△H
0(填“>”或“<”),圖中壓強(qiáng) p1
p2(填“>”或“<”)。
③N點(diǎn)時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為
1.04
1.04
(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))。

【答案】反應(yīng)Ⅰ的△H>0,反應(yīng)Ⅱ的△H<0,升高溫度使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度;增大壓強(qiáng);使用對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑;bd;<;>;1.04
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:47引用:1難度:0.5
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  • 1.升高溫度,下列數(shù)據(jù)不一定增大的是(  )

    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(gè)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(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K1
    K2(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(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=
     
    kJ?mol-1
    (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(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
     
    個(gè)電子發(fā)生轉(zhuǎn)移.
    (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”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是
     
    、
     
    (用相關(guān)的電極反應(yīng)式和離子方程式表示)

    發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:25引用:3難度:0.5
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