CO2的資源化利用能有效減少CO2的排放,充分利用碳資源。
(1)1991年,Ashcroft提出了甲烷二氧化碳重整的技術(shù)理論:氣體分子吸附至催化劑表面后發(fā)生反應(yīng)。500℃時(shí),反應(yīng)原理如下。
主反應(yīng):CH4+CO2═2CO+2H2 ΔH=246.5kJ?mol-1
副反應(yīng):
Ⅰ:H2+CO2═CO+H2O ΔH=41.2kJ?mol-1
Ⅱ:2CO═CO2+C ΔH=-172.5kJ?mol-1
Ⅲ:CH4═C+2H2 ΔH=74.0kJ?mol-1
其中,副反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ形成的積碳易導(dǎo)致催化劑失去活性。
①在原料氣中添加微量O2有利于保持催化劑的活性,其原因是 能及時(shí)和反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ生成的碳反應(yīng)防止催化劑表面積碳能及時(shí)和反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ生成的碳反應(yīng)防止催化劑表面積碳。
②在催化劑中添加少量多孔CaO能提高CO2轉(zhuǎn)化率并保持催化劑的活性,其原因是 少量多孔CaO有利于將二氧化碳吸附至催化劑表面,促進(jìn)主反應(yīng)進(jìn)行,通過(guò)二氧化碳轉(zhuǎn)化率,高濃度的二氧化碳有利于消除催化劑表面的積碳,保持催化劑活性少量多孔CaO有利于將二氧化碳吸附至催化劑表面,促進(jìn)主反應(yīng)進(jìn)行,通過(guò)二氧化碳轉(zhuǎn)化率,高濃度的二氧化碳有利于消除催化劑表面的積碳,保持催化劑活性。
③主反應(yīng)過(guò)程機(jī)理模型如圖-1所示(*表示吸附在催化劑表面的活性物種)。根據(jù)反應(yīng)機(jī)理,生成CO的過(guò)程可描述為 吸附在催化劑表面的二氧化碳解離成CO和O*,吸附在催化劑表面的CH4解離成H2和CH2*,O*和H2反應(yīng)生成H2O,CH2*和H2O反應(yīng)生成H2和CO*,CO*從催化劑表面脫附消除CO吸附在催化劑表面的二氧化碳解離成CO和O*,吸附在催化劑表面的CH4解離成H2和CH2*,O*和H2反應(yīng)生成H2O,CH2*和H2O反應(yīng)生成H2和CO*,CO*從催化劑表面脫附消除CO。
(2)我國(guó)科學(xué)家以Si/Bi材料作光電陰極、CO2飽和的0.5mol?L-1的KHCO3溶液作電解液(pH=7.4),將CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,原理如圖-2所示。

①根據(jù)圖示,寫(xiě)出光電陰極電極反應(yīng)式:CO2+HCO-3+2e-=HCOO-+CO2-3CO2+HCO-3+2e-=HCOO-+CO2-3。
②從能源利用和資源綜合利用角度分析該方法優(yōu)點(diǎn)是 利用太陽(yáng)能,理論上無(wú)需額外消耗能量,將捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品HCOOH,既能有效減少溫室氣體二氧化碳排放,又能充分利用碳資源利用太陽(yáng)能,理論上無(wú)需額外消耗能量,將捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品HCOOH,既能有效減少溫室氣體二氧化碳排放,又能充分利用碳資源。
HCO
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
CO
2
-
3
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的影響因素;電解原理.
【答案】能及時(shí)和反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ生成的碳反應(yīng)防止催化劑表面積碳;少量多孔CaO有利于將二氧化碳吸附至催化劑表面,促進(jìn)主反應(yīng)進(jìn)行,通過(guò)二氧化碳轉(zhuǎn)化率,高濃度的二氧化碳有利于消除催化劑表面的積碳,保持催化劑活性;吸附在催化劑表面的二氧化碳解離成CO和O*,吸附在催化劑表面的CH4解離成H2和CH2*,O*和H2反應(yīng)生成H2O,CH2*和H2O反應(yīng)生成H2和CO*,CO*從催化劑表面脫附消除CO;CO2++2e-=HCOO-+;利用太陽(yáng)能,理論上無(wú)需額外消耗能量,將捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品HCOOH,既能有效減少溫室氣體二氧化碳排放,又能充分利用碳資源
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:103引用:1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(wèn)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(gè)平衡反應(yīng)。下列有關(guān)說(shuō)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(kuò)大水煤氣的用途.甲醇是一種可再生能源,具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來(lái)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(shí)間變化的曲線(xiàn).
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(shuō)法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)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(shí)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時(shí)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(dá)到平衡后,測(cè)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(guó)科學(xué)院長(zhǎng)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(dòng)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(shí)間后,當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時(shí),有
(4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實(shí)驗(yàn)室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過(guò)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:26引用:3難度:0.5
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