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我國(guó)積極推進(jìn)綠色低碳發(fā)展,承諾力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,下列是我國(guó)科學(xué)家提出回收利用CO2的兩種方案。
方案一:CO2催化氫化制甲烷
(1)已知:①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-802.3kJ?mol-1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)ΔH2=-484.6kJ?mol-1
則反應(yīng)CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)ΔH=
-166.9kJ?mol-1
-166.9kJ?mol-1

(2)在一定壓強(qiáng)、不同溫度下,某催化劑催化CO2甲烷化,反應(yīng)2小時(shí),測(cè)得CO2的轉(zhuǎn)化率和甲烷化選擇性隨溫度變化的曲線如圖所示。甲烷化選擇性:指含碳產(chǎn)物中甲烷的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。請(qǐng)據(jù)圖分析:
①當(dāng)溫度超過(guò)400℃時(shí),CO2轉(zhuǎn)化率下降的原因可能為
升高溫度,催化劑活性降低,反應(yīng)速率減小,轉(zhuǎn)化率下降
升高溫度,催化劑活性降低,反應(yīng)速率減小,轉(zhuǎn)化率下降
。
②實(shí)驗(yàn)時(shí),檢測(cè)密閉容器中產(chǎn)物,發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度超過(guò)450℃時(shí),甲烷的選擇性下降的原因是發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH>0。若保持溫度不變,欲提高甲烷化選擇性的措施是
改用更高效的催化劑或增大壓強(qiáng)
改用更高效的催化劑或增大壓強(qiáng)
。
方案二:CO2催化氫化制甲醛
(3)在某催化劑作用下,CO2氫化制甲醛的反應(yīng)為:CO2(g)+2H2(g)?HCHO(g)+H2O(g)ΔH=-6kJ?mol-1。
①一定條件下,向某恒溫恒容的密閉容器中充入一定量CO2和H2的混合氣體,下列敘述能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是
bc
bc
(填標(biāo)號(hào))。
a.氣體的密度不變
b.HCHO的濃度保持不變
c.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
d.單位時(shí)間內(nèi),斷裂1molH-H鍵,同時(shí)生成1molH-O鍵
②實(shí)驗(yàn)室模擬上述合成HCHO的實(shí)驗(yàn)。T1℃時(shí),將CO2與H2按體積比1:2充入2L的密閉容器中,每隔一定時(shí)間測(cè)得容器內(nèi)混合氣體壓強(qiáng)如表所示:
時(shí)間/min 0 10 20 30 40 50
壓強(qiáng)/kPa 1.2 1.08 1.00 0.96 0.96 0.96
已知:
v
p
B
=
Δ
p
B
Δ
t
。為用B物質(zhì)的分壓變化表示Δt時(shí)間內(nèi)反應(yīng)的平均反應(yīng)速率,B物質(zhì)的分壓p(B)=p(總)×氣體B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。0~10min內(nèi)該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率vp(H2)為
0.024
0.024
kPa?min-1。該溫度下,平衡時(shí),Kp=
3.5kPa-1
3.5kPa-1
(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。

【答案】-166.9kJ?mol-1;升高溫度,催化劑活性降低,反應(yīng)速率減小,轉(zhuǎn)化率下降;改用更高效的催化劑或增大壓強(qiáng);bc;0.024;3.5kPa-1
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:33引用:2難度:0.4
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來(lái),氫氣是一種清潔能源。
    (1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來(lái)源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ?mol-1
    (2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測(cè)得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1
    (3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。

    ①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計(jì)算)Pa2。
    ②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號(hào))。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強(qiáng)
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時(shí)間后陰、陽(yáng)兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:60引用:6難度:0.6
  • 3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測(cè)得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時(shí)A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開(kāi)始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (3)x的值為
     

    發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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