CO2資源化利用受到越來(lái)越多的關(guān)注,它能有效減少碳排放,有效應(yīng)對(duì)全球的氣候變化,并且能充分利用碳資源。
(1)CO2催化加氫合成CH4。
其過(guò)程中主要發(fā)生下列反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g);△H=-890.3kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g);△H=+2.8kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅲ:2CO(g)+O2(g)═2CO2(g);△H=-566.0kJ?mol-1
則反應(yīng)CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g)的△H=-252.9-252.9kJ?mol-1。
(2)CO2電化學(xué)制CH4。

圖1表示以KOH溶液作電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解的示意圖,CO2在Cu電極上可以轉(zhuǎn)化為CH4,該電極反應(yīng)的方程式為 CO2+8e-+6H2O═CH4+8OH-CO2+8e-+6H2O═CH4+8OH-,電解一段時(shí)間后,陽(yáng)極區(qū)KOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小,其原因是 OH-在陽(yáng)極被氧化,鉀離子從右室往左室移動(dòng)OH-在陽(yáng)極被氧化,鉀離子從右室往左室移動(dòng)。
(3)CO2催化加氫合成二甲醚。
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g);△H=41.2kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g);△H=-122.5kJ?mol-1
①反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)表達(dá)式K=c(CH3OCH3)×c3(H2O)c2(CO2)×c6(H2)c(CH3OCH3)×c3(H2O)c2(CO2)×c6(H2)。
②在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CO的選擇性(CO的選擇性=CO的物質(zhì)的量反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量×100%)隨溫度的變化如圖2。T℃時(shí),起始投入3mol CO2、6mol H2,達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)Ⅰ理論上消耗H2的物質(zhì)的量為 0.3mol0.3mol。合成二甲醚時(shí)較適宜的溫度為260℃,其原因是 溫度過(guò)低,反應(yīng)速率太慢,溫度過(guò)高,CO選擇性過(guò)大,二甲醚的選擇性減小溫度過(guò)低,反應(yīng)速率太慢,溫度過(guò)高,CO選擇性過(guò)大,二甲醚的選擇性減小。
c
(
C
H
3
OC
H
3
)
×
c
3
(
H
2
O
)
c
2
(
C
O
2
)
×
c
6
(
H
2
)
c
(
C
H
3
OC
H
3
)
×
c
3
(
H
2
O
)
c
2
(
C
O
2
)
×
c
6
(
H
2
)
CO
的物質(zhì)的量
反應(yīng)的
C
O
2
的物質(zhì)的量
【答案】-252.9;CO2+8e-+6H2O═CH4+8OH-;OH-在陽(yáng)極被氧化,鉀離子從右室往左室移動(dòng);;0.3mol;溫度過(guò)低,反應(yīng)速率太慢,溫度過(guò)高,CO選擇性過(guò)大,二甲醚的選擇性減小
c
(
C
H
3
OC
H
3
)
×
c
3
(
H
2
O
)
c
2
(
C
O
2
)
×
c
6
(
H
2
)
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:115引用:4難度:0.5
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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: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(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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