以CO2和H2O為原料可以制得淀粉,實現(xiàn)“喝西北風”吃飽;CO2與H2O可在不同催化劑和反應條件下生成CO和CH3OH等多種化合物,在減少溫室氣體、減少化石能源使用、新能源開發(fā)利用等方面有重要的作用.
(1)單個CO2分子與H2在催化劑的作用下反應歷程如圖甲所示:(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用?標注,如?CO2表示CO2吸附在催化劑表面;圖中Ts表示過渡態(tài)分子).
反應歷程中活化能(能壘)最小的化學方程式為
?CO+?OH+?H=CO(g)+H2O(g)
?CO+?OH+?H=CO(g)+H2O(g)
,CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=-2.05NA
-2.05NA
eV/mol
(2)CO2與H2在某催化劑的作用下反應如圖乙所示:
化學鍵 |
|
|
|
|
|
鍵能(kJ/mol) |
436 |
326 |
803 |
464 |
414 |
寫出該反應的熱化學方程式:
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-46kJ/mol
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-46kJ/mol
,體系達到平衡后,若要使平衡向正反應方向移動,可以改變的條件是
降低溫度、增加壓強等
降低溫度、增加壓強等
(任寫一種).
(3)在相同的恒容容器中,10min內(nèi)三種不同的催化劑對CO
2與H
2反應的影響如圖丙所示:
①下列說法正確的是
bc
bc
.
a.使用催化劑Ⅰ,反應轉(zhuǎn)化率最高
b.由圖得出此反應一定是放熱反應
c.最佳催化劑是催化劑Ⅰ
d.a、b、c三點的速率大小關(guān)系一定為:V
a(CO
2)>V
b(CO
2)>V
c(CO
2)
②若此反應起始投料為5molCO
2和15molH
2,在10L恒容密閉容器中進行,且反應時間足夠長,得到如圖關(guān)系式,則T
3溫度下,反應的平衡常數(shù)K=
(用分數(shù)形式表示),在催化劑Ⅰ作用下,從起始到a點H
2的平均反應速率為
0.12mol?L-1?min-1
0.12mol?L-1?min-1
.