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研究CO2的回收利用既可變廢為寶,又可減少碳的排放。回答下列問(wèn)題:
二甲醚(CH3OCH)被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料,由CO2和H2制備二甲醚的反應(yīng)原理如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-akJ/mol(a>0)
反應(yīng)Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)?2CH3OH(g)ΔH2=+bkJ/mol(b>0)
反應(yīng)Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH3
(1)ΔH3=
-(2a+b)
-(2a+b)
kJ/mol,據(jù)此判斷反應(yīng)Ⅲ在
低溫
低溫
(填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”)條件下能自發(fā)進(jìn)行。
(2)恒溫恒壓條件下,在密閉容器中通入等物質(zhì)的量的CO2和H2發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,能說(shuō)明反應(yīng)Ⅰ達(dá)到平衡狀態(tài)的是
cd
cd
(填字母序號(hào))。
a.平衡常數(shù)保持不變
b.生成3molH-H鍵的同時(shí)斷裂1molC-O鍵
c.容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變
d.CO2和H2O的物質(zhì)的量之比保持不變
(3)T1℃時(shí),將1mol二甲醚充入某恒容密閉容器中,發(fā)生如下分解反應(yīng):CH3OCH3(g)?CH4(g)+H2(g)+CO(g),在不同時(shí)間測(cè)定容器內(nèi)的總壓,所得數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:
反應(yīng)時(shí)間t/min 0 5 10 15 20
氣體總壓p/kPa p0 1.4p0 1.6p0 1.8p0 1.9p0 2p0
由表中數(shù)據(jù)計(jì)算:反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),二甲醚的分解率為
50%
50%
,該溫度下的平衡常數(shù)Kp=
1
4
p
0
2
1
4
p
0
2
(kPa)2(Kp為用氣體平衡分壓代替氣體平衡濃度表示的平衡常數(shù),分壓=總壓×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(4)恒壓下將CO2和氫氣按體積比1:3混合,在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅲ,在相同的時(shí)間段內(nèi)CH3OH的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如圖。其中:CH3OH的選擇性=
C
H
3
OH
的物質(zhì)的量
反應(yīng)中
C
O
2
的物質(zhì)的量
×100%。
菁優(yōu)網(wǎng)
①在上述條件下,結(jié)合圖象分析,合成甲醇的最佳溫度是
230℃
230℃
,最佳催化劑是
CZ(Zr-1)T催化劑
CZ(Zr-1)T催化劑
。
②溫度高于230℃,CH3OH產(chǎn)率隨溫度升高而下降的原因是
反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),溫度升高,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率下降
反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),溫度升高,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率下降
。

【答案】-(2a+b);低溫;cd;50%;
1
4
p
0
2
;230℃;CZ(Zr-1)T催化劑;反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),溫度升高,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率下降
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書(shū)面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/8/29 1:0:9組卷:26引用:2難度:0.7
相似題
  • 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=
     
    kJ?mol-1
    ②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對(duì)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(duì)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
     

    菁優(yōu)網(wǎng)
    (3)在800℃時(shí),
    n
    C
    O
    2
    n
    C
    2
    H
    6
    =
    1
    3
    ,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?jí)簭?qiáng)為P,一段時(shí)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=
     
    (用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。計(jì)算結(jié)果用最簡(jiǎn)分式表示)。
    (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(shí),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(guò)程中CH4的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)得v=kc2(CH4),v=kc(C2H4)?c2(H2),k、k為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時(shí)
    k
    k
     
    (用含有m的代數(shù)式表示)。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    (5)我國(guó)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(fèi)是電源的
     
    極。
    ②陽(yáng)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(jì)算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)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(jì)算平衡常數(shù)更方便.下列說(shuō)法不正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7
  • 菁優(yōu)網(wǎng)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(gè)競(jìng)爭(zhēng)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(shí)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=
    制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量
    原料總的轉(zhuǎn)化量
    ×100%
    下列說(shuō)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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