采用CO2作為碳源,通過催化加氫的方式,不僅可以減少溫室氣體,還可以轉(zhuǎn)化為高附加值的產(chǎn)品,具有重要的戰(zhàn)略意義。CO2催化加氫制烯烴(CnH2n)轉(zhuǎn)化路徑涉及的主要反應(yīng)如圖:
請回答下列問題:
(1)2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)ΔH=-128.0-128.0kJ?mol-1。
(2)有利于提高體系CO2平衡轉(zhuǎn)化率的措施有 ADAD(填標(biāo)號)。
A.減小n(CO2):n(H2 )投料比
B.減小體系壓強
C.使用高效催化劑
D.及時分離H2O(g)
(3)n(CO2):n(H2)投料比為1:3,壓力為1MPa時,無烷烴產(chǎn)物的平衡體系中CO2轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性隨反應(yīng)溫度變化曲線如圖甲。
①有利于短鏈烯烴(n≤4)生成的溫度范圍為 BB(填標(biāo)號)。
A.373~573K
B.573~773K
C.773~973K
D.973~1173K
②已知反應(yīng)1的v(正)=k正?p(CO2)?p(H2),v(逆)=k逆?p(CO)?p(H2O),計算1083K時,k正k逆=11[p(CO2)等代表分壓)]。
③工業(yè)上用分子篩作催化劑,可大大提高C2H4的選擇性,已知乙烯的截面直徑比分子篩的孔徑略小,請解釋分子篩能提高C2H4的選擇性的原因 C2H4的可以透過分子篩,將生成物移走,使平衡正向移動C2H4的可以透過分子篩,將生成物移走,使平衡正向移動。
④在堿性環(huán)境中電催化還原CO2制乙烯,產(chǎn)生乙烯的電極為 陰陰極(填“陰”或“陽”),該電極的電極反應(yīng)式為 2CO2+12e-+8H2O=C2H4+12OH-2CO2+12e-+8H2O=C2H4+12OH-。
(4)在催化劑作用下CO2加氫可制得甲醇,該反應(yīng)歷程如圖乙所示(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用*標(biāo)注,如*CO2表示CO2吸附在催化劑表面;圖中*H已省略。上述過程中得到相對較多的副產(chǎn)物為 COCO,合成甲醇決速步的化學(xué)反應(yīng)方程式為 *CO+*OH+*H→*CO+*H2O或*OH+*H→*H2O*CO+*OH+*H→*CO+*H2O或*OH+*H→*H2O。
k
正
k
逆
【答案】-128.0;AD;B;1;C2H4的可以透過分子篩,將生成物移走,使平衡正向移動;陰;2CO2+12e-+8H2O=C2H4+12OH-;CO;*CO+*OH+*H→*CO+*H2O或*OH+*H→*H2O
【解答】
【點評】
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(1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線.
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關(guān)說法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應(yīng)達到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產(chǎn)率
d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達到平衡后,測得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
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