我國科學家首次實現了二氧化碳到淀粉的人工合成,關鍵的一步是利用化學催化劑將高濃度CO2還原成CH3OH。CO2催化加氫制CH3OH的反應體系中,發(fā)生的主要反應如下。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH+H2O(g)ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)ΔH3
回答下列問題:
(1)已知上述反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常數K與溫度T的關系為:lnK1=x+AT,lnK2=y+BT,lnK3=z+CT(x、y、z、A、B、C均為常數,A、C均大于零,B小于零)。則反應Ⅰ的活化能Ea(正) <<Ea(逆),ΔH1ΔH3的數值范圍是 0~10~1。
(2)反應Ⅰ可能的反應歷程如圖所示。已知:方框內包含微粒種類及數目、微粒的相對總能量;TS表示過渡態(tài)、*表示吸附在催化劑上的微粒。
則反應歷程中決速步驟的反應方程式為 HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+32H2(g)HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+32H2(g)。
(3)在催化劑作用下,將1molCO2和2molH2的混合氣體充入一恒容密閉容器中進行反應,達平衡時,CO2的轉化率和容器中混合氣體的平均相對分子質量隨溫度變化如圖。
①250℃后,隨溫度升高,平衡時混合氣體的平均相對分子質量幾乎不變的原因是 當溫度高于250℃時,以反應Ⅱ為主,反應Ⅱ前后氣體分子數相等,反應Ⅱ的氣體平均相對分子質量幾乎不變當溫度高于250℃時,以反應Ⅱ為主,反應Ⅱ前后氣體分子數相等,反應Ⅱ的氣體平均相對分子質量幾乎不變。
②T℃時,反應的初始壓強為p0,平衡時甲醇的選擇性(生成甲醇消耗的CO2在CO2總消耗量中占比)為 60%60%,反應Ⅰ的平衡常數Kp=10027p2010027p20(Kp為以分壓表示的平衡常數,分壓=總壓×物質的量的分數)。若再向密閉容器中通入CO2和H2O(g),使二者分壓均增大0.1p0,則H2的轉化率 不變不變(填“增大”“減小”或“不變”)。
A
T
B
T
C
T
Δ
H
1
Δ
H
3
3
2
3
2
100
27
p
2
0
100
27
p
2
0
【答案】<;0~1;HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+H2(g);當溫度高于250℃時,以反應Ⅱ為主,反應Ⅱ前后氣體分子數相等,反應Ⅱ的氣體平均相對分子質量幾乎不變;60%;;不變
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【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:65引用:2難度:0.5
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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2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個反應條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
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