“液態(tài)陽(yáng)光”是指利用太陽(yáng)能等可再生能源產(chǎn)生的電力電解水生產(chǎn)“綠色”氫能并將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為“綠色”甲醇等液體燃料。利用CO2加氫制甲醇等清潔燃料.是實(shí)現(xiàn)CO2減排較為可行的方法。
(1)一定條件下,由CO2和H2制備甲醇的反應(yīng)歷程如圖所示:
![](https://img.jyeoo.net/quiz/images/202203/211/5b900808.png)
步驟1:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)
步驟2:CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)
由CO2和H2制備甲醇的熱化學(xué)方程式為:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ/molCO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ/mol,其總反應(yīng)的反應(yīng)速率由 步驟1步驟1決定(填“步驟1”或“步驟2”)。
(2)研究發(fā)現(xiàn)CO2和H2制備甲醇也可以不通過(guò)CO的中間狀態(tài),我國(guó)學(xué)者在CO2加氫制甲醇反應(yīng)機(jī)理方面取得重要進(jìn)展(標(biāo)注“*”表示在催化劑表面吸附的物質(zhì)):
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上述反應(yīng)歷程中,合成甲醇步驟的反應(yīng)方程式為:*H3CO-+H2O=H3COH+*HO-*H3CO-+H2O=H3COH+*HO-。
(3)CO2和H2制備甲醇還存在副反應(yīng)——逆水煤氣變換反應(yīng)CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定523K,n(H2):n(CO2)=3:1時(shí)不同總壓對(duì)甲醇產(chǎn)率的影響如圖所示;
![](https://img.jyeoo.net/quiz/images/202203/211/13c7d1e1.png)
圖中壓強(qiáng)增大甲醇產(chǎn)率增大的原因是:相同條件下,由于反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于平衡正向移動(dòng);而副反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),壓強(qiáng)不影響平衡的移動(dòng),故增大壓強(qiáng),甲醇的產(chǎn)率升高相同條件下,由于反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于平衡正向移動(dòng);而副反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),壓強(qiáng)不影響平衡的移動(dòng),故增大壓強(qiáng),甲醇的產(chǎn)率升高。
(4)在溫度為T(mén),壓強(qiáng)為2.8MPa的恒壓密閉容.器中,通入1molCO2、1molCO和2molH2同時(shí)發(fā)生反應(yīng)1:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),反應(yīng)2:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)。達(dá)到平衡時(shí),容器中CO2(g)為0.8mol,CO(g)為0.6mol,此時(shí)H2的平衡轉(zhuǎn)化率,反應(yīng)2的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=2.782.78(MPa)-2(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。
(5)我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)利用非貴金屬催化劑,以相當(dāng)?shù)偷碾姾脑谒噪娊赓|(zhì)中將CO2和甲醇都轉(zhuǎn)化為附加值產(chǎn)品甲酸。請(qǐng)寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng):CO2+2e-+2H+=HCOOHCO2+2e-+2H+=HCOOH。
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【答案】CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ/mol;步驟1;*H3CO-+H2O=H3COH+*HO-;相同條件下,由于反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),加壓有利于平衡正向移動(dòng);而副反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),壓強(qiáng)不影響平衡的移動(dòng),故增大壓強(qiáng),甲醇的產(chǎn)率升高;2.78;CO2+2e-+2H+=HCOOH
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:54引用:4難度:0.6
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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:60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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