將CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH符合綠色化學(xué)理念,對“碳中和”有重大意義。
(1)已知:2CO(g)+O2(g)?2CO2(g)ΔH═-566.0kJ/mol
2H2(g)+O2(g)?2H2O(g)ΔH═-483.6kJ/mol
HCOOH(l)?CO(g)+H2O(g)ΔH═+72.6kJ/mol
較高溫度下,正反應(yīng)CO2(g)+H2(g)═HCOOH(l)不能自發(fā)進行的原因是 該反應(yīng)的ΔH<0、ΔS<0,在較高溫度下,其ΔH—T△S>0,正反應(yīng)不能自發(fā)進行該反應(yīng)的ΔH<0、ΔS<0,在較高溫度下,其ΔH—T△S>0,正反應(yīng)不能自發(fā)進行。
(2)我國科學(xué)家利用CO2在Ru(與Fe同族)基催化劑上加氫制得甲酸,如圖所示。
①CO2與吸附了H原子的催化劑通過配位鍵形成中間體x,其的結(jié)構(gòu)式為 。
②反應(yīng)過程中加入NaOH或NH3的目的是 降低HCOOH濃度,促進CO2(g)+H2(g)?HCOOH(l)平衡正向移動降低HCOOH濃度,促進CO2(g)+H2(g)?HCOOH(l)平衡正向移動。
(3)CO2電催化加氫被認(rèn)為是極具前景的甲酸合成工藝。一種利用電催化反應(yīng)器合成甲酸的工作原理如圖1所示。
①生成HCOOH的電極反應(yīng)方程 CO2+2e-+2H+=HCOOHCO2+2e-+2H+=HCOOH。
②若控制原料H2的流速為22.4L/min,且保證CO2氣體略過量,通氣10min后,陰極收集到5.6LH2和CO的混合氣體,陽極出口處收集到22.4LH2。則生成HCOOH的物質(zhì)的量為 8.75mol8.75mol(氣體體積均已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積)。
③電極表面積對CO2轉(zhuǎn)化率和HCOOH選擇性[n生成(HCOOH)n總轉(zhuǎn)化(CO2)]的影響如圖2所示??刂破渌麠l件不變,電極表面積越大,生成HCOOH的量 越多越多(填“越多”或“越少”或“無影響”);隨著電極表面積的增大,CO2轉(zhuǎn)化率增大且HCOOH選擇性下降的原因是 電極表面積增大,通過電極的電流增大,且增加了二氧化碳與催化劑的接觸面積,提高了單位時間內(nèi)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率;但同時也加快了副反應(yīng)的反應(yīng)速率,陰極會析出更多的H2和CO,使HCOOH的選擇性降低電極表面積增大,通過電極的電流增大,且增加了二氧化碳與催化劑的接觸面積,提高了單位時間內(nèi)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率;但同時也加快了副反應(yīng)的反應(yīng)速率,陰極會析出更多的H2和CO,使HCOOH的選擇性降低。
[
n
生成
(
HCOOH
)
n
總轉(zhuǎn)化
(
C
O
2
)
]
【答案】該反應(yīng)的ΔH<0、ΔS<0,在較高溫度下,其ΔH—T△S>0,正反應(yīng)不能自發(fā)進行;;降低HCOOH濃度,促進CO2(g)+H2(g)?HCOOH(l)平衡正向移動;CO2+2e-+2H+=HCOOH;8.75mol;越多;電極表面積增大,通過電極的電流增大,且增加了二氧化碳與催化劑的接觸面積,提高了單位時間內(nèi)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率;但同時也加快了副反應(yīng)的反應(yīng)速率,陰極會析出更多的H2和CO,使HCOOH的選擇性降低
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:35引用:1難度:0.7
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