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為了實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”的目標,將CO2轉化成可利用的化學能源的“負碳”技術是世界各國關注的焦點。?
方法Ⅰ:CO2催化加氫制甲醇。
以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的反應如下:
反應i:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
反應ii:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.0kJ?mol-1
反應iii:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3=-90.0kJ?mol-1
(1)計算反應i的ΔH1=
-49kJ?mol-1
-49kJ?mol-1
。
(2)一定溫度和催化劑條件下,0.73molH2、0.24molCO2和0.03molN2(已知N2不參與反應)在總壓強為3.0MPa的密閉容器中進行上述反應,平衡時CO2的轉化率、CH3OH和CO的選擇性隨溫度的變化曲線如圖所示。?
①圖中曲線b表示物質
CO2
CO2
的變化(填“CO2”“CH3OH”或“CO”)。
②上述反應體系在一定條件下建立平衡后,下列說法不正確的有
CD
CD
(填字母)。
A.降低溫度,反應i~iii的正、逆反應速率都減小
B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡轉化率下降
C.移去部分H2O(g),反應iii平衡不移動
D.選擇合適的催化劑能提高CO2的平衡轉化率
E.平衡時CH3OH的體積分數(shù)一定小于50%
③某溫度下,t1min反應到達平衡,測得容器中CH3OH的體積分數(shù)為12.5%。此時用CH3OH的分壓表示0-t1時間內的反應速率v(CH3OH)=
0.375÷t1
0.375÷t1
MPa?min-1。設此時n(CO)=amol,計算該溫度下反應ii的平衡常數(shù)Kx=
a
a
+
0
.
1
0
.
14
-
a
0
.
43
-
a
a
a
+
0
.
1
0
.
14
-
a
0
.
43
-
a
(用含有a的代數(shù)式表示)。[已知:分壓=總壓×該組分物質的量分數(shù);對于反應mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g),Kx=
x
p
C
?
x
q
D
x
m
A
?
x
n
B
,x為物質的量分數(shù)。]
方法Ⅱ:CO2電解法制甲醇
利用電解原理,可將CO2轉化為CH3OH,其裝置如圖所示:

(3)雙極膜B側為
陽離子
陽離子
(填“陰離子”或“陽離子”)交換膜。
(4)TiO2電極上電極反應方程式:
CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O
。
方法Ⅲ:CO2催化加氫制低碳烯烴(2~4個C的烯烴)
某研究小組使用Zn-Ga-O/SAPO-34雙功能催化劑實現(xiàn)了CO2直接合成低碳烯烴,并給出了其可能的反應歷程(如圖所示)。H2首先在Zn-Ga-O表面解離成2個H*,隨后參與到CO2的還原過程;SAPO-34則催化生成的甲醇轉化為低碳烯烴。
?
注:?表示氧原子空位,*表示吸附在催化劑上的微粒。
(5)理論上,反應歷程中消耗的H*與生成的甲醇的物質的量之比為
6:1
6:1
。

【答案】-49kJ?mol-1;CO2;CD;0.375÷t1
a
a
+
0
.
1
0
.
14
-
a
0
.
43
-
a
;陽離子;CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O;6:1
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/9/22 1:0:8組卷:67引用:2難度:0.5
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀被人工制取出來,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,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (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
     
    (填“>”或“<”)0,此時的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進行計算)Pa2
    ②若只改變一個反應條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標號)。
    A.減小C2H2的濃度
    B.升高溫度
    C.增大壓強
    D.加入合適的催化劑
    (4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質,以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應式為
     
    ,一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質量之比為
     
    。

    發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5
  • 2.反應 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進行,半分鐘后,C 的物質的量增 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.將等物質的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應:3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應速率為0.1mol/(L?min).求:
    (1)此時A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應開始前容器中的A、B的物質的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應速率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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