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研究CO2、CO的資源化利用能有效減少CO2、CO排放,對促進(jìn)低碳社會的構(gòu)建具有重要意義。CO2、CO可用于合成甲烷、二甲醚(CH3OCH3)及利用二甲醚制高純氫。
(1)利用CO和H2制備CH4是一個研究熱點。向反應(yīng)器中投入一定量的CO和H2,發(fā)生如下反應(yīng):
ⅰ.CO(g)+3H2(g)═CH4(g)+H2O(g)△H1
ⅱ.CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)△H2
ⅲ.C(s)+CO2(g)═2CO(g)△H3
ⅳ.CH4(g)═C(s)+2H2(g)△H4
……
①ⅳ為積炭反應(yīng),則△H4=
-△H1-△H2-△H3
-△H1-△H2-△H3
。(用△H1、△H2、△H3表示)
②向1L剛性密閉容器中充入0.1mol CH4,在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)ⅳ。欲提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率,可以采取措施為
移走H2
移走H2
;設(shè)體系起始壓強(qiáng)為m kPa,平衡壓強(qiáng)為nkPa,用m、n表示出CH4轉(zhuǎn)化率和平衡時氣體分壓平衡常數(shù):α(CH4)=
n
-
m
m
×100
n
-
m
m
×100
;Kp=
2
n
-
2
m
2
2
m
-
n
2
n
-
2
m
2
2
m
-
n
kPa。
(2)CO2催化加氫合成二甲醚也是一種CO2利用方法,其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H1═+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H2═-122.5kJ?mol-1
向一容積可變的容器中充入起始量一定的CO2和H2發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ。CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度先下降后升高的原因是
低溫時主要發(fā)生反應(yīng)Ⅱ為主,升高溫度,平衡逆向移動,CO2平衡轉(zhuǎn)化率減小,而高溫時主要發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,升高溫度,平衡正向移動,CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大,所以CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度先下降后升高
低溫時主要發(fā)生反應(yīng)Ⅱ為主,升高溫度,平衡逆向移動,CO2平衡轉(zhuǎn)化率減小,而高溫時主要發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,升高溫度,平衡正向移動,CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大,所以CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度先下降后升高
。220℃時,在催化劑作用下CO2與H2反應(yīng)一段時間后,測得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點)。不改變反應(yīng)時間和溫度,一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有
增大壓強(qiáng)、選擇對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑
增大壓強(qiáng)、選擇對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑

【答案】-△H1-△H2-△H3;移走H2
n
-
m
m
×100;
2
n
-
2
m
2
2
m
-
n
;低溫時主要發(fā)生反應(yīng)Ⅱ為主,升高溫度,平衡逆向移動,CO2平衡轉(zhuǎn)化率減小,而高溫時主要發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,升高溫度,平衡正向移動,CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大,所以CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度先下降后升高;增大壓強(qiáng)、選擇對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:58引用:2難度:0.9
相似題
  • 1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,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=
     
    kJ?mol-1
    (2)T1℃時,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,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
     
    ;保持其他條件不變,溫度改為T2℃,經(jīng)25s后達(dá)到平衡,測得c(CH4)=2c(C2H4),則0~25s內(nèi)v(C2H4)=
     
    mol?L-1?s-1。
    (3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。

    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(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此時的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替濃度進(jìn)行計算)Pa2
    ②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
     
    (填標(biāo)號)。
    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。陽極的電極反應(yīng)式為
     
    ,一段時間后陰、陽兩極收集到的氣體質(zhì)量之比為
     
    。

    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:67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A的濃度c(A)=
     
    mol/L,反應(yīng)開始前容器中的A、B的物質(zhì)的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
     
    mol/(L?min);
    (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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