當(dāng)今世界多國相繼規(guī)劃了碳達(dá)峰、碳中和的時間節(jié)點(diǎn)。因此,研發(fā)二氧化碳利用技術(shù),降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點(diǎn)。其中用CO2、H2為原料合成甲醇(CH3OH)過程主要涉及以下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅲ:12CO(g)+H2(g)?2CH3OH(g) ΔH3=-45.1kJ?mol-1
??
(1)根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)Ⅰ的ΔH1=-49.0kJ/mol-49.0kJ/mol。
(2)我國學(xué)者結(jié)合實驗與計算機(jī)模擬結(jié)果,研究了CO2與H2在TiO2/Cu催化劑表面生成CH3OH和H2O的部分反應(yīng)歷程,如圖1所示,其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。
反應(yīng)歷程中反應(yīng)速率最快一步的能壘(活化能)的E正=0.610.61eV。并寫出該歷程的化學(xué)方程式 HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev)HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev)。
(3)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后,下列說法正確的有 ACAC(填字母)。
A.升高溫度,反應(yīng)Ⅱ正向移動,反應(yīng)Ⅲ逆向移動
B.加入反應(yīng)Ⅰ的催化劑,可以降低反應(yīng)的活化能及反應(yīng)熱
C.增大H2的濃度,有利于提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率
D.及時分離出CH3OH,可以使得反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)速率增大
(4)加壓,甲醇產(chǎn)率將 升高升高(填“升高”“不變”“降低”或“無法確定”);若原料二氧化碳中摻混一氧化碳,隨一氧化碳含量的增加,甲醇產(chǎn)率將 升高升高(填“升高”“不變”“降低”或“無法確定”)。
(5)加入新催化劑使1molCO2和3molH2在1L密閉容器中只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇率(甲醇選擇率是指轉(zhuǎn)化生成甲醇的CO2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))與溫度的變化趨勢如圖2所示。
①由圖可知,達(dá)到平衡時,最適宜的反應(yīng)溫度是 513K513K(填“473K”“513K”或“553K”)。
②553K時,若反應(yīng)后體系的總壓為p,反應(yīng)Ⅰ的Kp=3p14×3p14(p7)×(3p7)33p14×3p14(p7)×(3p7)3(列出計算式)。(Kp為壓強(qiáng)平衡常數(shù),其表達(dá)式寫法:在濃度平衡常數(shù)表達(dá)式中用氣體分壓代替濃度,氣體的分壓等于總壓乘以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。)
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【答案】-49.0kJ/mol;0.61;HOCO*+H*=CO*+H*+OH*ΔH=+0.20 (ev);AC;升高;升高;513K;
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【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/9/20 5:0:9組卷:19引用:1難度:0.6
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1.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:59引用:6難度:0.6 -
2.氫氣最早于16世紀(jì)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=
(2)T1℃時,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,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(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(guān)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(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
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。陽極的電極反應(yīng)式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
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A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:162引用:26難度:0.3
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