2030年實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”,2060年達(dá)到“碳中和”的承諾,體現(xiàn)了我國的大國風(fēng)范。二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳?;卮鹣铝袉栴}:
Ⅰ.二氧化碳加氫制甲醇涉及的反應(yīng)可表示為:
①CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=-90kJ?mol-1
③CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=-49kJ?mol-1
(1)根據(jù)上述反應(yīng)求:④CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的ΔH4=-41-41kJ?mol-1。
(2)我國學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果,研究了在金催化劑表面上反應(yīng)④的反應(yīng)歷程,如圖所示,其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。
寫出該歷程中決速步驟的化學(xué)方程式:COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*。
(3)一體積可變的密閉容器中,在保持aMPa下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,平衡時(shí),CO和CH3OH在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)及CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示:
①圖中m曲線代表的物質(zhì)為 CH3OHCH3OH。
②下列說法正確的是 ACAC(填標(biāo)號(hào))。
A.180~380℃范圍內(nèi),H2的平衡轉(zhuǎn)化率始終低于CO2
B.溫度越高,越有利于工業(yè)生產(chǎn)CH3OH
C.一定時(shí)間內(nèi)反應(yīng),加入選擇性高的催化劑,可提高CH3OH的產(chǎn)率
D.150~400℃范圍內(nèi),溫度升高,H2O的平衡產(chǎn)量一直增大
③已知?dú)怏w分壓=氣體總壓×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),用平衡分壓代替平衡濃度可以得到平衡常數(shù)Kp,270℃時(shí)反應(yīng)①的分壓平衡常數(shù)為 0.0150.015(保留2位有效數(shù)字)。
Ⅱ.近年來,有研究人員用CO2通過電催化生成多種燃料,實(shí)現(xiàn)CO2的回收利用,其工作原理如圖所示:
(4)請(qǐng)寫出Cu電極上產(chǎn)生HCOOH的電極反應(yīng)式:CO2+2H++2e-=HCOOHCO2+2H++2e-=HCOOH。
(5)如果Cu電極上只生成0.15mol C2H4和0.30mol CH3OH,則Pt電極上產(chǎn)生的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 20.1620.16L。
【答案】-41;COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*;CH3OH;AC;0.015;CO2+2H++2e-=HCOOH;20.16
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:66引用:4難度:0.6
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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(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
(3)在800℃時(shí),=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?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=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(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)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。實(shí)驗(yàn)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(shí)═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(fèi)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(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 -
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(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=×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( )發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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