實(shí)現(xiàn)碳中和成為各國(guó)科學(xué)家的研究重點(diǎn),將二氧化碳轉(zhuǎn)化為綠色液體燃料甲醇是一個(gè)重要方向。
甲醇的制備原理為:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH
(1)甲醇的制備反應(yīng)一般認(rèn)為通過(guò)如下兩步來(lái)實(shí)現(xiàn):
①CO2(g)+H2(g)?C(g)+H2O(g)ΔH1=+41kJ/mol
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=-90kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律,該反應(yīng)的ΔH=-49-49kJ?mol-1,反應(yīng)能在 低溫低溫(填“高溫”或“低溫”)自發(fā)進(jìn)行。
(2)為探究該反應(yīng)原理,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):在一恒溫,體積為1L恒容密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,進(jìn)行該反應(yīng)。10min時(shí)測(cè)得CO2和CH3OH(g)的體積分?jǐn)?shù)之比變?yōu)?:3且比值不再隨時(shí)間變化?;卮鹣铝袉?wèn)題:
①反應(yīng)開(kāi)始到平衡,v(H2)=0.2250.225mol?L-1?min-1。
②該溫度下的平衡常數(shù)K=5.35.3(mol/L)-2(保留兩位有效數(shù)值)。
(3)我國(guó)科學(xué)家制備了一種ZO-ZrO2催化劑,實(shí)現(xiàn)CO2高選擇性合成CH3OH。氣相催化合成過(guò)程中,CO2轉(zhuǎn)化率(x)及CH3OH選擇性(S)隨溫度的變化曲線如圖。
①生成CH3OH的最佳溫度約為 320℃320℃。
②溫度升高,CO2轉(zhuǎn)化率升高,但產(chǎn)物CH3OH含量降低的原因:溫度升高,反應(yīng)速率加快,CO2轉(zhuǎn)化率升高,但甲醇選擇性降低,副反應(yīng)也增多,甲醇含量降低溫度升高,反應(yīng)速率加快,CO2轉(zhuǎn)化率升高,但甲醇選擇性降低,副反應(yīng)也增多,甲醇含量降低。
(4)研究發(fā)現(xiàn),CO2加氫還可制備甲酸(HCOOH),反應(yīng)為CO2(g)+H2(g)?HCOOH(g)ΔH<0。在一容積固定的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),實(shí)驗(yàn)測(cè)得:v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆為速率常數(shù)。溫度為T1℃時(shí),該反應(yīng)K=2,溫度為T2℃時(shí),k正=1.9k逆,則T2℃時(shí)平衡壓強(qiáng) >>(填“>”“<”或“=”)T1℃時(shí)平衡壓強(qiáng)。
【答案】-49;低溫;0.225;5.3;320℃;溫度升高,反應(yīng)速率加快,CO2轉(zhuǎn)化率升高,但甲醇選擇性降低,副反應(yīng)也增多,甲醇含量降低;>
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/10/12 4:0:3組卷:5引用:1難度:0.5
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1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來(lái),氫氣是一種清潔能源。
(1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來(lái)源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
(2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時(shí),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(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強(qiáng)
D.加入合適的催化劑
(4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6 -
3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測(cè)得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
(1)此時(shí)A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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