溫室氣體的利用是當(dāng)前環(huán)境和能源領(lǐng)域的研究熱點。
(1)CH4與CO2重整可以同時利用兩種溫室氣體,其工藝過程涉及如下反應(yīng):
反應(yīng)①:CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g);ΔH1=+247.4kJ?mol-1
反應(yīng)②:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g);ΔH2=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)③:CH4(g)+12O2(g)?CO(g)+2H2(g);ΔH3=-35.6kJ?mol-1
一定條件下,向體積為V L的密閉容器中通入CH4、CO2各1.0mol及少量O2,測得不同溫度下反應(yīng)平衡時各產(chǎn)物產(chǎn)量如圖所示。
①圖中a代表產(chǎn)物 H2H2。
②當(dāng)溫度高于900K,H2O的產(chǎn)量隨溫度升高而下降的主要原因是 反應(yīng)③為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,使甲烷濃度增大,反應(yīng)①正向移動,CO濃度增大,CO2濃度減小,則反應(yīng)②逆向移動,H2O的含量下降反應(yīng)③為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,使甲烷濃度增大,反應(yīng)①正向移動,CO濃度增大,CO2濃度減小,則反應(yīng)②逆向移動,H2O的含量下降。
(2)CO2電催化轉(zhuǎn)化合成氣:CO2電還原反應(yīng)機理如圖所示,由圖可知,催化劑選擇納米Au55(納米Au55指的是含55個原子的Au納米顆粒),理由是 反應(yīng)活化能較低,反應(yīng)速率較大反應(yīng)活化能較低,反應(yīng)速率較大。該過程中,發(fā)生還原反應(yīng)的步驟為 ⅢⅢ(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(3)Li-CO2電池能將二氧化碳(CO2)高效轉(zhuǎn)化,研究表明,該電池反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鋰和單質(zhì)碳,且CO2電還原后與鋰離子結(jié)合形成碳酸鋰按以下4個步驟進行,寫出步驟Ⅲ的離子方程式。
Ⅰ.2CO2+2e-═C2O2-4
Ⅱ.C2O2-4═CO2+CO2-2
Ⅲ. 2CO2-2+CO2=2CO2-3+C2CO2-2+CO2=2CO2-3+C。
Ⅳ.CO2-3+2Li+═Li2CO3
(4)2021年9月,《科學(xué)》雜志發(fā)表論文,介紹人類首次以二氧化碳為原料,不依賴植物光合作用,直接經(jīng)過11步路徑人工合成淀粉。前兩步,是先將二氧化碳還原為甲醛。
請寫出前兩步總反應(yīng)的化學(xué)方程式:CO2+3H2+H2O2=CH2O+3H2OCO2+3H2+H2O2=CH2O+3H2O。
1
2
O
2
-
4
O
2
-
4
CO
2
-
2
CO
2
-
2
CO
2
-
3
CO
2
-
2
CO
2
-
3
CO
2
-
3
【答案】H2;反應(yīng)③為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,使甲烷濃度增大,反應(yīng)①正向移動,CO濃度增大,CO2濃度減小,則反應(yīng)②逆向移動,H2O的含量下降;反應(yīng)活化能較低,反應(yīng)速率較大;Ⅲ;2+CO2=2+C;CO2+3H2+H2O2=CH2O+3H2O
CO
2
-
2
CO
2
-
3
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:104引用:3難度:0.7
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1.升高溫度,下列數(shù)據(jù)不一定增大的是( )
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2.催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生以下兩個平衡反應(yīng)。下列有關(guān)說法不正確的是( ?。?br />①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ?mol-1
②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ?mol-1發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:90引用:3難度:0.5 -
3.現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化,既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放,又可以擴大水煤氣的用途.甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來合成甲醇CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
(1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關(guān)說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應(yīng)達到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率
d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達到平衡后,測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
(2)已知在常溫常壓下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ?mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ?mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ?mol-1
則:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
(3)2009年10月,中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
①該電池正極的電極反應(yīng)式為
②工作一段時間后,當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時,有
(4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實驗室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:25引用:3難度:0.5
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