23.甲醇是一種基本的有機(jī)化工原料,用途十分廣泛。應(yīng)用CO
2催化加氫規(guī)?;a(chǎn)甲醇是綜合利用CO
2,實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”的有效措施之一。我國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)二氧化碳電催化還原制甲醇的反應(yīng)CO
2(g)+3H
2(g)=CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH,需通過(guò)以下兩步實(shí)現(xiàn):
Ⅰ.CO
2(g)+H
2(g)=CO(g)+H
2O(g)ΔH
1Ⅱ.CO(g)+2H
2(g)=CH
3OH(g)ΔH
2(1)反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的相對(duì)能量變化情況如圖所示。
ΔH
2=
。
(2)若CO
2(g)+3H
2(g)=CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔS=-175J?mol
-1?K
-1,下列溫度下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的是
(填序號(hào))。
A.5℃
B.10℃
C.50℃
D.500℃
(3)恒壓下,分別向無(wú)分子篩膜和有分子篩膜(能選擇性分離出H
2O)的兩個(gè)同體積容器中通入1molCO
2和3molH
2,甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示。溫度相同時(shí),有分子篩膜的容器中甲醇的產(chǎn)率大于無(wú)分子篩膜的原因?yàn)?
。
(4)按照n(CO
2):n(H
2)=1:3投料,在恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度和壓強(qiáng)變化如圖所示。
①壓強(qiáng)P
1、P
2、P
3由大到小的順序是
。
②壓強(qiáng)為P
2時(shí),溫度高于670℃之后,隨著溫度升高平衡轉(zhuǎn)化率增大的原因是
。
③同時(shí)增大CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH
3OH的產(chǎn)率可采取的措施是
。
④一種應(yīng)用雙極膜(由陽(yáng)離子和陰離子交換膜構(gòu)成)通過(guò)電化學(xué)還原CO
2制備甲醇的電解原理如圖所示。催化電極的電極反應(yīng)式為
,雙極膜內(nèi)每消耗18g水,理論上石墨電極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下
LO
2。