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將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高附加值碳基燃料可有效減少碳排放。
二氧化碳加氫制甲醇[CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)]引起了科學(xué)界和工業(yè)界的極大興趣。請回答下列問題。
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?(1)相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表所示:
化學(xué)鍵 H-H C=O H-O C-H C-O
E(kJ/mol) 436 745 465 413 351
寫出二氧化碳催化加氫制甲醇的熱化學(xué)方程式
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-187kJ/mol
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-187kJ/mol
。
(2)采用真空封管法制備磷化硼納米顆粒,成功的實現(xiàn)了高選擇性電催化還原CO2制備甲醇,該反應(yīng)歷程如圖1所示。
①該過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物有
CO、CH2O
CO、CH2O
。
②上述合成甲醇的反應(yīng)速率較慢,要使反應(yīng)速率加快,需要降低某步驟的能量變化,寫出該基元反應(yīng)的化學(xué)方程式:
*CO+*OH→*CO+*H2O
*CO+*OH→*CO+*H2O
。
(3)一定條件下,往2L恒容密閉容器中充入1molCO2和3molH2,在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ與反應(yīng)Ⅲ制備甲醇,測得5min時CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖2所示:
①T4溫度下,反應(yīng)Ⅱ在0~5min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H2)=
0.24mol/(L?min)
0.24mol/(L?min)
。
②同一物質(zhì)b點對應(yīng)的正反應(yīng)速率v(正)
(填“>”“<”或“=”)c點對應(yīng)逆反應(yīng)速率v(逆)。
(4)向另一恒容密閉容器中按CO2和H2物質(zhì)的量1:3投料,總物質(zhì)的量為amol,在有催化劑的密閉容器中進(jìn)行以下反應(yīng):
主反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2>0
測得CO2平衡轉(zhuǎn)化率、CH3OH和CO選擇性[轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比,如:CH3OH選擇性=
n
C
H
3
OH
n
C
H
3
OH
+
n
CO
]隨溫度、壓強變化情況分別如圖3、圖4所示:
①如圖3,240℃以上,隨著溫度升高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,而CH3OH的選擇性降低。分析其原因:
升溫,主反應(yīng)的平衡逆向移動,而副反應(yīng)的平衡正向移動且程度更大
升溫,主反應(yīng)的平衡逆向移動,而副反應(yīng)的平衡正向移動且程度更大
。
②如圖4,溫度為T1℃時,三條曲線幾乎交于一點,分析其原因:
T1時以副反應(yīng)為主,其反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,改變壓強對其平衡沒有影響
T1時以副反應(yīng)為主,其反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,改變壓強對其平衡沒有影響
。
③250℃時,在容積為VL的容器中,主反應(yīng)和副反應(yīng)均達(dá)到化學(xué)平衡,CO2轉(zhuǎn)化率為25%,CH3OH和CO選擇性均為50%,則該溫度下副反應(yīng)的平衡常數(shù)為
1
60
1
60
。
(5)研究表明,在電解質(zhì)水溶液中,Li-CO2電池中的CO2氣體可被還原,而CO2在堿性介質(zhì)中被還原為正丙醇 (CH3CH2CH2OH),其電極反應(yīng)式為
3CO2+18e-+13H2O═CH3CH2CH2OH+18OH-
3CO2+18e-+13H2O═CH3CH2CH2OH+18OH-

【答案】CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-187kJ/mol;CO、CH2O;*CO+*OH→*CO+*H2O;0.24mol/(L?min);<;升溫,主反應(yīng)的平衡逆向移動,而副反應(yīng)的平衡正向移動且程度更大;T1時以副反應(yīng)為主,其反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,改變壓強對其平衡沒有影響;
1
60
;3CO2+18e-+13H2O═CH3CH2CH2OH+18OH-
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/8/27 0:0:9組卷:25引用:1難度:0.4
相似題
  • 菁優(yōu)網(wǎng)1.已知25℃、101kPa下,氫氣、甲烷和葡萄糖C6H12O6(S)的燃燒熱依次為285.8kJ/mol、890.3kJ/mol、2800kJ/mol.
    (1)0.1mol甲烷和0.2mol氫氣組成的混合氣體在25℃、101kPa下完全燃燒釋放的熱量為
     

    (2)寫出表示葡萄糖燃燒熱的熱化學(xué)方程式:
     
    ;
    (3)有人利用甲烷和氧氣的反應(yīng)設(shè)計成如圖所示燃料電池,若使用酸性電解質(zhì)溶液,則電極反應(yīng)式為:b極:
     
    ;若使用堿性電解質(zhì)溶液,則b極的電極反應(yīng)式為:b極:
     
    ;放電時電極a作
     
    極,外電路中電流從
     
    流出,電解質(zhì)溶液中陽離子移向
     
    極.

    發(fā)布:2024/11/8 8:0:1組卷:3引用:1難度:0.5
  • 2.第16屆廣州亞運會的潮流火炬采用丙烷作燃料,已知1g丙烷完全燃燒生成液態(tài)水時放出50.45kJ的熱量,寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式
     

    發(fā)布:2024/11/9 8:0:6組卷:7引用:1難度:0.5
  • 3.實驗測得在25℃時,16g甲烷完全燃燒生成液態(tài)水和二氧化碳,放出890kJ的熱量.
    (1)甲烷的空間構(gòu)型為:
     
    ;
    (2)寫出甲烷完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水時的熱化學(xué)反應(yīng)方程式:
     

    (3)已知1mol液態(tài)水變成氣態(tài)水時需要吸收44kJ的熱量,則1mol甲烷完全燃燒生成氣態(tài)水和二氧化碳時放出的熱量為
     
    kJ.

    發(fā)布:2024/11/15 8:0:2組卷:5引用:1難度:0.3
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