研究減少CO2排放是一項(xiàng)重要課題。CO2經(jīng)催化加氫可以生成低碳有機(jī)物,主要有以下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.6 kJ/mol
反應(yīng)Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)?2CH3OH(g)△H2=+23.4 kJ/mol
反應(yīng)Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H3
(1)△H3=
-122.6
-122.6
kJ/mol。
(2)恒溫恒容條件下,在密閉容器中通入等物質(zhì)的量的CO2和H2,發(fā)生反應(yīng) I.下列描述能說(shuō)明反應(yīng) I達(dá)到平衡狀態(tài)的是C
C
(填序號(hào))。
A.反應(yīng)體系總壓強(qiáng)保持不變
B.容器內(nèi)的混合氣體的密度保持不變
C.水分子中斷裂2NA個(gè)H-O鍵,同時(shí)氫分子中斷裂3NA個(gè)H-H鍵
D.CH3OH和H2O的濃度之比保持不變
(3)反應(yīng) II在某溫度下的平衡常數(shù)為0.25,此溫度下,在密閉容器中加入等物質(zhì)的量的CH3OCH3(g)和H2O(g),反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分濃度如下:
物質(zhì) |
CH3OCH3(g) |
H2O(g) |
CH3OH(g) |
濃度/mol?L-1 |
1.8 |
1.8 |
0.4 |
此時(shí)v
正>
>
v
逆(填“>”、“<”或“=”),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),混合氣體中CH
3OH體積分?jǐn)?shù)(CH
3OH)%=
20
20
%。
(4)在某壓強(qiáng)下,反應(yīng) III在不同溫度、不同投料比時(shí),CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。T
1溫度下,將6 mol CO
2和12 mol H
2充入2 L的密閉容器中,5 min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),則0~5 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH
3OCH
3)=
0.18mol?L-1?min-1
0.18mol?L-1?min-1
;K
A、K
B、K
C三者之間的大小關(guān)系為
KA=KC>KB
KA=KC>KB
。
(5)恒壓下將CO
2和H
2按體積比1:3混合,在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅲ,在相同的時(shí)間段內(nèi)CH
3OH的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如下圖。其中:CH
3OH的選擇性=
×100%
①溫度高于230℃,CH
3OH產(chǎn)率隨溫度升高而下降的原因是
溫度升高,平衡逆移,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率下降
溫度升高,平衡逆移,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率下降
。
②在上述條件下合成甲醇的工業(yè)條件是
BD
BD
。
A.210℃B. 230℃C.催化劑CZT D.催化劑CZ(Zr-1)T