當(dāng)今,世界多國相繼規(guī)劃了碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。因此,研發(fā)二氧化碳利用技術(shù),降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點(diǎn)。
Ⅰ.二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳。
反應(yīng)①CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH
1=-49kJ?mol
-1反應(yīng)②CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH
2=+36kJ?mol
-1反應(yīng)③CH
3OH(g)?CO(g)+2H
2(g)ΔH
3(1)ΔH
3=
+85kJ/mol
+85kJ/mol
;反應(yīng)③在
高溫
高溫
(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)下能自發(fā)進(jìn)行。
(2)反應(yīng)①CO
2(g)+3H
2(g)?H
2O(g)+CH
3OH(g)在兩種不同催化劑作用下建立平衡過程中,CO
2的轉(zhuǎn)化率[α(CO
2)]隨時(shí)間(t)的變化曲線如圖1:
活化能大小關(guān)系過程Ⅱ
大于
大于
過程Ⅰ(填“大于”“小于”或“等于”)
(3)CO
2和H
2按物質(zhì)的量1:3投料,總物質(zhì)的量為amol,在有催化劑的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),測(cè)得CO
2平衡轉(zhuǎn)化率、CH
3OH和CO選擇性(轉(zhuǎn)化的CO
2中生成CH
3OH或CO的百分比)隨溫度、壓強(qiáng)變化情況分別如圖2、圖3所示:
①下列說法正確的是
AC
AC
(填標(biāo)號(hào))。
A.升溫,反應(yīng)②的平衡正向移動(dòng)
B.加壓,反應(yīng)①的平衡正向移動(dòng),平衡常數(shù)增大
C.及時(shí)分離出甲醇和水,循環(huán)使用H
2和CO
2,可提高原料利用率
D.升溫,使反應(yīng)①的CH
3OH選擇性降低;加壓,對(duì)反應(yīng)②的CO選擇性無影響
②250℃時(shí),在體積為VL的容器中,反應(yīng)①和②達(dá)到化學(xué)平衡,CO
2轉(zhuǎn)化率為25%,CH
3OH和CO選擇性均為50%,則該溫度下反應(yīng)②的平衡常數(shù)為
0.0167
0.0167
。
③如圖2:240℃以上,隨著溫度升高,CO的平衡轉(zhuǎn)化率升高,而CH
3OH的選擇性降低,分析其原因。
反應(yīng)①是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率減小,反應(yīng)②為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率增大,
反應(yīng)①是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率減小,反應(yīng)②為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率增大,
Ⅱ.我國科學(xué)家研究出在S-In催化劑上實(shí)現(xiàn)高選擇性、高活性電催化還原CO
2制甲酸。圖4表示不同催化劑及活性位上生成H
*的能量變化,圖5表示反應(yīng)歷程,其中吸附在催化劑表面的物質(zhì)用*標(biāo)注。下列說法正確的是
BC
BC
(填標(biāo)號(hào))。
A.CO
2經(jīng)兩步轉(zhuǎn)化生成HCOO
-B.S
2-與K
+(H
2O)
n微粒間的靜電作用促進(jìn)了H
2O的活化
C.S-In/S表面更容易生成H
*D.H
*+OH
-→
H
2+
*+OH
-相對(duì)能量變化越大,越有利于抑制H
*復(fù)合成H
2