我國科學者突破二氧化碳人工合成淀粉技術(shù),具有劃時代的意義。其中關鍵的一步是將二氧化碳在雙金屬固溶體氧化物催化劑ZnO-ZrO2下變成甲醇。由CO2制備甲醇過程可能涉及反應如下:
反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2>0
試回答下列問題:
(1)CO2和H2合成甲醇(反應Ⅰ)的反應歷程如圖甲所示,其中吸附在催化劑表面上的物種用“*”標注。
反應Ⅰ的ΔH1<<0(填“>”或“<”);該歷程中最小能壘(活化能)步驟的化學方程式為 CH2O*+OH*+3H*→CH3O*+OH*+2H*CH2O*+OH*+3H*→CH3O*+OH*+2H*。
(2)在一定條件下2L恒容密閉容器中,充入3molH2和1.5molCO2僅發(fā)生反應工,實驗測得不同反應溫度與體系中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率的關系如表所示:
溫度(℃) | 500 | T |
CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(%) | 70 | 60 |
>
>
(填“>”或“<”)500℃;溫度為T℃時,反應Ⅰ的平衡常數(shù)K=200
200
。(3)起始時n(CO2):n(H2)=1:10,維持恒壓36MPa時,甲醇的選擇性(生成甲醇所用的含碳反應物的物質(zhì)的量與總消耗的含碳反應物的物質(zhì)的量的比值)、CO2的轉(zhuǎn)化率、CO的選擇性(生成CO所用的含碳反應物的物質(zhì)的量與總消耗的含碳反應物的物質(zhì)的量的比值)隨溫度(T)變化如圖乙所示。溫度高于260℃時,隨溫度升高,CO2的轉(zhuǎn)化率提高而甲醇的選擇性降低。試分析其原因為
升高溫度,反應Ⅰ平衡逆向移動,甲醇的選擇性降低,反應Ⅱ平衡正向移動,且溫度對反應Ⅱ的影響程度大于反應Ⅰ,所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大
升高溫度,反應Ⅰ平衡逆向移動,甲醇的選擇性降低,反應Ⅱ平衡正向移動,且溫度對反應Ⅱ的影響程度大于反應Ⅰ,所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大
。(4)另有科學者利用電解法將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的原理如圖丙所示,寫出電極b上發(fā)生的電極反應式:
CO2+6HCO3-+6e-=CH3OH+6CO32-+H2O
CO2+6HCO3-+6e-=CH3OH+6CO32-+H2O
。【考點】化學平衡的計算.
【答案】<;CH2O*+OH*+3H*→CH3O*+OH*+2H*;>;200;升高溫度,反應Ⅰ平衡逆向移動,甲醇的選擇性降低,反應Ⅱ平衡正向移動,且溫度對反應Ⅱ的影響程度大于反應Ⅰ,所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大;CO2+6HCO3-+6e-=CH3OH+6CO32-+H2O
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:13引用:2難度:0.5
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(3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關系如圖所示。
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
A.減小C2H2的濃度
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發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6 -
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