2030年實現(xiàn)“碳達峰”,2060年達到“碳中和”的承諾,體現(xiàn)了我國的大國風范。二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳。回答下列問題:
Ⅰ.二氧化碳加氫制甲醇涉及的反應可表示為:
①CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=-90kJ?mol-1
③CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=-49kJ?mol-1
(1)根據(jù)上述反應求:④CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的ΔH4=-41-41kJ?mol-1。
(2)我國學者結合實驗與計算機模擬結果,研究了在金催化劑表面上反應④的反應歷程,如圖所示,其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。
寫出該歷程中決速步驟的化學方程式:COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*。
(3)一體積可變的密閉容器中,在保持aMPa下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,平衡時,CO和CH3OH在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量分數(shù)及CO2的轉化率隨溫度的變化如圖所示:
①圖中m曲線代表的物質(zhì)為 CH3OHCH3OH。
②下列說法正確的是 ACAC(填標號)。
A.180~380℃范圍內(nèi),H2的平衡轉化率始終低于CO2
B.溫度越高,越有利于工業(yè)生產(chǎn)CH3OH
C.一定時間內(nèi)反應,加入選擇性高的催化劑,可提高CH3OH的產(chǎn)率
D.150~400℃范圍內(nèi),溫度升高,H2O的平衡產(chǎn)量一直增大
③已知氣體分壓=氣體總壓×氣體的物質(zhì)的量分數(shù),用平衡分壓代替平衡濃度可以得到平衡常數(shù)Kp,270℃時反應①的分壓平衡常數(shù)為 0.0150.015(保留2位有效數(shù)字)。
Ⅱ.近年來,有研究人員用CO2通過電催化生成多種燃料,實現(xiàn)CO2的回收利用,其工作原理如圖所示:
(4)請寫出Cu電極上產(chǎn)生HCOOH的電極反應式:CO2+2H++2e-=HCOOHCO2+2H++2e-=HCOOH。
(5)如果Cu電極上只生成0.15mol C2H4和0.30mol CH3OH,則Pt電極上產(chǎn)生的O2在標準狀況下的體積為 20.1620.16L。
【答案】-41;COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*;CH3OH;AC;0.015;CO2+2H++2e-=HCOOH;20.16
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:70引用:4難度:0.6
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①T℃時,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2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個反應條件使Kp變大,則該條件是
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