為了實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”的目標(biāo),將CO2轉(zhuǎn)化成可利用的化學(xué)能源的“負(fù)碳”技術(shù)是世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。?
方法Ⅰ:CO2催化加氫制甲醇。
以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的反應(yīng)如下:
反應(yīng)i:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
反應(yīng)ii:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.0kJ?mol-1
反應(yīng)iii:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3=-90.0kJ?mol-1
(1)計(jì)算反應(yīng)i的ΔH1=-49kJ?mol-1-49kJ?mol-1。
(2)一定溫度和催化劑條件下,0.73molH2、0.24molCO2和0.03molN2(已知N2不參與反應(yīng))在總壓強(qiáng)為3.0MPa的密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng),平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率、CH3OH和CO的選擇性隨溫度的變化曲線如圖所示。
?
①圖中曲線b表示物質(zhì) CO2CO2的變化(填“CO2”“CH3OH”或“CO”)。
②上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后,下列說(shuō)法不正確的有 CDCD(填字母)。
A.降低溫度,反應(yīng)i~iii的正、逆反應(yīng)速率都減小
B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率下降
C.移去部分H2O(g),反應(yīng)iii平衡不移動(dòng)
D.選擇合適的催化劑能提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率
E.平衡時(shí)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)一定小于50%
③某溫度下,t1min反應(yīng)到達(dá)平衡,測(cè)得容器中CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為12.5%。此時(shí)用CH3OH的分壓表示0-t1時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率v(CH3OH)=0.375÷t10.375÷t1MPa?min-1。設(shè)此時(shí)n(CO)=amol,計(jì)算該溫度下反應(yīng)ii的平衡常數(shù)Kx=a(a+0.1)(0.14-a)(0.43-a)a(a+0.1)(0.14-a)(0.43-a)(用含有a的代數(shù)式表示)。[已知:分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù);對(duì)于反應(yīng)mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g),Kx=xp(C)?xq(D)xm(A)?xn(B),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。]
方法Ⅱ:CO2電解法制甲醇
利用電解原理,可將CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH,其裝置如圖所示:

(3)雙極膜B側(cè)為 陽(yáng)離子陽(yáng)離子(填“陰離子”或“陽(yáng)離子”)交換膜。
(4)TiO2電極上電極反應(yīng)方程式:CO2+6H++6e-=CH3OH+H2OCO2+6H++6e-=CH3OH+H2O。
方法Ⅲ:CO2催化加氫制低碳烯烴(2~4個(gè)C的烯烴)
某研究小組使用Zn-Ga-O/SAPO-34雙功能催化劑實(shí)現(xiàn)了CO2直接合成低碳烯烴,并給出了其可能的反應(yīng)歷程(如圖所示)。H2首先在Zn-Ga-O表面解離成2個(gè)H*,隨后參與到CO2的還原過(guò)程;SAPO-34則催化生成的甲醇轉(zhuǎn)化為低碳烯烴。
?
注:?表示氧原子空位,*表示吸附在催化劑上的微粒。
(5)理論上,反應(yīng)歷程中消耗的H*與生成的甲醇的物質(zhì)的量之比為 6:16:1。
a
(
a
+
0
.
1
)
(
0
.
14
-
a
)
(
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43
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43
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x
p
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C
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?
x
q
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D
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x
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(
A
)
?
x
n
(
B
)
【答案】-49kJ?mol-1;CO2;CD;0.375÷t1;;陽(yáng)離子;CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O;6:1
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(
a
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a
)
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/9/22 1:0:8組卷:67引用:2難度:0.5
相似題
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1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來(lái),氫氣是一種清潔能源。
(1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來(lái)源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
(2)T1℃時(shí),向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時(shí)幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對(duì)數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時(shí),向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個(gè)反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強(qiáng)
D.加入合適的催化劑
(4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:62引用:6難度:0.6 -
3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測(cè)得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
(1)此時(shí)A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3