我國提出爭取在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實現(xiàn)碳中和,這對于改善環(huán)境、實現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要,其中二氧化碳轉(zhuǎn)化甲醇技術(shù)是當(dāng)前研究熱點之一。
Ⅰ.CO2加氫合成CH3OH的反應(yīng)體系中主要包含以下反應(yīng):
反應(yīng)①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反應(yīng)②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ?mol-1
(1)已知:12CO(g)+H2(g)?12CH3OH(g) ΔH3=-45.3kJ?mol-1,反應(yīng)①的ΔH1=-49.4kJ/mol-49.4kJ/mol,反應(yīng)①在 低溫低溫(填“高溫”“低溫”或“任何溫度”)下有利于正反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。
(2)在恒容、絕熱密閉容器中只發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是 ACAC(填標(biāo)號)。
A.氣體的平均摩爾質(zhì)量不再隨時間而變化
B.氣體的密度不再隨時間而變化
C.反應(yīng)體系的溫度保持不變
D.單位時間內(nèi)斷裂C=O鍵數(shù)目與斷裂O-H鍵數(shù)目相等
(3)當(dāng)原料組成為n(CO2):n(H2)=1:3時,上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后,含碳產(chǎn)物中CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(Y)及CO2的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線如圖1所示。
①分析壓強(qiáng)對CO2加氫合成CH3OH的影響,可知圖中x 小于小于5(填“大于”或“小于”),理由是 反應(yīng)①是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),而反應(yīng)②氣體分子數(shù)不變,增大壓強(qiáng),反應(yīng)①的平衡向正反應(yīng)方向移動,有利于合成甲醇,在相同溫度下,壓強(qiáng)為5MPa時甲醇的含量高,所以x<5反應(yīng)①是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),而反應(yīng)②氣體分子數(shù)不變,增大壓強(qiáng),反應(yīng)①的平衡向正反應(yīng)方向移動,有利于合成甲醇,在相同溫度下,壓強(qiáng)為5MPa時甲醇的含量高,所以x<5。
②Q點時,只發(fā)生反應(yīng)①,此時p(CH3OH)=5656MPa,反應(yīng)①的平衡常數(shù)Kp=475475(MPa)-2(Kp以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
Ⅱ.電化學(xué)還原二氧化碳制甲醇:其中將雙極膜應(yīng)用于二氧化碳制備甲醇過程中的電解原理如圖2所示。已知:雙板膜由陽離子交換膜和陰離子交換膜構(gòu)成,在直流電場的作用下,雙極膜間H2O解離成H+和OH-,并向兩極遷移。
(4)催化電極上的電極反應(yīng)式為 CO2+6H++6e-=CH3OH+H2OCO2+6H++6e-=CH3OH+H2O,雙極膜內(nèi)每消耗54g水,理論上石墨電極上產(chǎn)生 16.816.8LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
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【答案】-49.4kJ/mol;低溫;AC;小于;反應(yīng)①是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),而反應(yīng)②氣體分子數(shù)不變,增大壓強(qiáng),反應(yīng)①的平衡向正反應(yīng)方向移動,有利于合成甲醇,在相同溫度下,壓強(qiáng)為5MPa時甲醇的含量高,所以x<5;;;CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O;16.8
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:41引用:2難度:0.6
相似題
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1.CO2的捕集與轉(zhuǎn)化是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
(1)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應(yīng)速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應(yīng)速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應(yīng)I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對相關(guān)量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應(yīng)選擇800℃的原因是
(3)在800℃時,=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應(yīng),初始壓強(qiáng)為P,一段時間達(dá)到平衡,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與剩余反應(yīng)物的物質(zhì)的量之和相等,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應(yīng):2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時,向2L的恒容反應(yīng)器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。實驗測得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時═k逆k正
(5)我國科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M是電源的
②陽極電極反應(yīng)式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( )
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個競爭反應(yīng)化學(xué)方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應(yīng),相同時間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉(zhuǎn)化率=×100%制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量原料總的轉(zhuǎn)化量
下列說法不正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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