18.空間站CO2還原轉(zhuǎn)化系統(tǒng)能把呼出的CO2捕集、分離并與空間站電解水系統(tǒng)產(chǎn)生的H2進行加氫處理,從而實現(xiàn)空間站內(nèi)物料的循環(huán)利用。
(1)一種借助光將CO2轉(zhuǎn)化為CH4的催化機理如圖所示。該轉(zhuǎn)化過程總反應(yīng)的化學(xué)方程式是
;圖中所示的各物質(zhì)中,含有極性共價鍵的非極性分子是
(填化學(xué)式)。
(2)一定條件下,CO2和H2還可發(fā)生如下兩個平行反應(yīng):
i.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1
ii.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-49.5kJ?mol-1
①已知相關(guān)鍵能數(shù)據(jù)如下表:
化學(xué)鍵 |
H-H |
H-O |
C=O |
C≡O(shè) |
鍵能/kJ?mol-1 |
436 |
464 |
803 |
1072 |
則反應(yīng)i的ΔH
1=
kJ?mol
-1。
②為了提高CH
3OH的產(chǎn)率,理論上應(yīng)采用的措施是
(填標(biāo)號)。
A.低溫低壓
B.高溫低壓
C.高溫高壓
D.低溫高壓
③保持溫度533K,壓強3MPa,按投料比
向密閉容器中充入CO
2和H
2,反應(yīng)相同時間測得不同催化劑下CO
2轉(zhuǎn)化率和CH
3OH選擇性的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)如下表所示(已知CH
3OH選擇性:轉(zhuǎn)化的CO
2中生成CH
3OH的百分比)。
催化劑 |
CO2轉(zhuǎn)化率 |
CH3OH選擇性 |
cat.1 |
21.9% |
67.3% |
cat.2 |
36.1% |
100.0% |
上述條件下,使用cat.2作催化劑,下列說法能判斷反應(yīng)ii達到平衡狀態(tài)的是
(填標(biāo)號)。
A.氣體壓強不再變化
B.氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化
C.CH
3OH和H
2O的物質(zhì)的量之比為1:1
D.CO
2和H
2的物質(zhì)的量之比不再變化
(3)一定條件下,向0.5L恒容密閉容器中充入1molCO
2和3molH
2,只發(fā)生上述反應(yīng)ii,達平衡時,H
2的轉(zhuǎn)化率為80%,則該溫度下的平衡常數(shù)K=
(保留兩位小數(shù))。
(4)若恒容密閉容器中只發(fā)生上述反應(yīng)i,在進氣比n(CO
2):n(H
2)不同、溫度不同時,測得相應(yīng)的CO
2平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。則B和D兩點的溫度T(B)
T(D)(填“<”,“>”,或“=”),其原因是
。