從CO2捕獲技術(shù)應(yīng)用中分離出CO2,作原料氣體來(lái)合成基礎(chǔ)化工品是很有前景的方法。
(1)研究表明二氧化碳與氫氣在某催化劑作用下可以還原為甲醇,該反應(yīng)如下:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)。反應(yīng)歷程如圖所示(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用*標(biāo)注,如*CO2表示單個(gè)CO2分子吸附在催化劑表面;圖中*H已省略)。
①上述合成甲醇的反應(yīng)過(guò)程中決定反應(yīng)速率的步驟是
*HCOO+*H=*CO+*H2O
*HCOO+*H=*CO+*H2O
(用化學(xué)方程式表示)。
②該過(guò)程的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為 CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=+0.52NAev/mol
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=+0.52NAev/mol
。
③有利于提高平衡時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率的措施有 bd
bd
(填字母)。
a.使用催化劑
b.增大壓強(qiáng)
c.增大CO2和H2的初始投料比
d.升高溫度
(2)在催化劑(Ni/xMg)作用下二氧化碳與氫氣反應(yīng)還可以還原為甲烷,反應(yīng)如下CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)。以5molH2和1molCO2為初始原料,保持總壓為P0發(fā)生反應(yīng),不同溫度下在相同時(shí)間測(cè)得CO2的轉(zhuǎn)化率如圖。
①三種催化劑(Ni/xMg)中,催化效果最好的是 Ni/0.05Mg
Ni/0.05Mg
。使用Ni催化反應(yīng)1.2min達(dá)到A點(diǎn),化學(xué)反應(yīng)速率v(H2)=4.8
4.8
g?min-1。
②下列表述能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡的是 ad
ad
。
a.v正(H2)=2v逆(H2O)
b.氣體壓強(qiáng)不變
c.氣體總質(zhì)量不變
d.氣體總體積不變
③B點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp計(jì)算式為 (用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(3)催化電解吸收CO2的KOH溶液(主要溶質(zhì)為KHCO3)可將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)物。在相同條件下,隨電解電壓的變化陰極產(chǎn)物也發(fā)生變化。
①當(dāng)電壓較低時(shí),電解過(guò)程中沒(méi)有含碳產(chǎn)物生成,陰極主要還原產(chǎn)物為 H2
H2
。
②當(dāng)電壓較高時(shí),電解生成C2H4和HCOO-消耗的電量之比為3:1,則C2H4和HCOO-物質(zhì)的量之比為 1:2
1:2
。