我國(guó)力爭(zhēng)于2030年前做到碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CO2資源化利用對(duì)緩解碳減排壓力具有重要意義。在二氧化碳催化加氫制甲烷的反應(yīng)體系中,主要發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)ΔH1=-164.7kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅲ:2CO(g)+2H2(g)?CO2(g)+CH4(g)ΔH3=-247.1kJ?mol-1
向恒壓、密閉容器中通入1molCO2和4molH2,平衡時(shí)體系內(nèi)CH4、CO、CO2的物質(zhì)的量(n)與溫度(T)的變化關(guān)系如圖所示。
(1)反應(yīng)Ⅰ~Ⅲ中,屬于吸熱反應(yīng)的是 ⅡⅡ(填反應(yīng)序號(hào))。
(2)反應(yīng)I的平衡常數(shù)表達(dá)式為 K=c(CH4)c2(H2O)c(CO2)c4(H2)K=c(CH4)c2(H2O)c(CO2)c4(H2)。
(3)蓋斯定律的重要價(jià)值是可以利用已知反應(yīng)的反應(yīng)熱求得未知反應(yīng)的反應(yīng)熱,利用上述反應(yīng)計(jì)算CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)的ΔH=+205.9 kJ?mol-1+205.9 kJ?mol-1。
(4)結(jié)合上述反應(yīng),解釋圖中CO的物質(zhì)的量隨溫度的變化的原因:升高溫度時(shí),反應(yīng)Ⅱ的平衡正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅲ的平衡逆向移動(dòng),平衡的移動(dòng)使CO的含量升高升高溫度時(shí),反應(yīng)Ⅱ的平衡正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅲ的平衡逆向移動(dòng),平衡的移動(dòng)使CO的含量升高。
(5)在實(shí)際生產(chǎn)中為了提高甲烷的產(chǎn)量,選擇的反應(yīng)條件為較低溫度和使用合適的催化劑,從反應(yīng)原理角度說(shuō)明選擇該反應(yīng)條件的理由:較低溫度可以使平衡正向移動(dòng)較低溫度可以使平衡正向移動(dòng)、合適的催化劑可以加快反應(yīng)速率,同時(shí)提高反應(yīng)Ⅰ的選擇性合適的催化劑可以加快反應(yīng)速率,同時(shí)提高反應(yīng)Ⅰ的選擇性。
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【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的影響因素;反應(yīng)熱和焓變.
【答案】Ⅱ;K=;+205.9 kJ?mol-1;升高溫度時(shí),反應(yīng)Ⅱ的平衡正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅲ的平衡逆向移動(dòng),平衡的移動(dòng)使CO的含量升高;較低溫度可以使平衡正向移動(dòng);合適的催化劑可以加快反應(yīng)速率,同時(shí)提高反應(yīng)Ⅰ的選擇性
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【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:64引用:6難度:0.6
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1.升高溫度,下列數(shù)據(jù)不一定增大的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:31引用:4難度:0.7 -
2.催化還原CO2是解決溫室效應(yīng)及能源問(wèn)題的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化劑存在下,CO2和H2可發(fā)生以下兩個(gè)平衡反應(yīng)。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是( ?。?br />①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ?mol-1
②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ?mol-1發(fā)布:2025/1/6 6:0:5組卷:90引用:3難度:0.5 -
3.現(xiàn)代工業(yè)將煤汽化,既可以提高燃料的利用率、減少CO、SO2等的排放,又可以擴(kuò)大水煤氣的用途.甲醇是一種可再生能源,具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用水煤氣來(lái)合成甲醇CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
(1)如圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線.
①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有關(guān)說(shuō)法正確的是
a.恒溫、恒容條件下,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
b.一定條件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時(shí)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c.使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間并提高CH3OH的產(chǎn)率
d.某溫度下,將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測(cè)得c(CO)=0.2mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為80%
(2)已知在常溫常壓下①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ?mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-bkJ?mol-1③H2O(g)=H2O(1)△H=-ckJ?mol-1
則:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
(3)2009年10月,中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池及主動(dòng)式電堆.甲醇燃料電池的工作原理如圖2所示.
①該電池正極的電極反應(yīng)式為
②工作一段時(shí)間后,當(dāng)6.4g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時(shí),有
(4)以上述電池做電源,用圖3所示裝置,在實(shí)驗(yàn)室中模擬鋁制品面“鈍化”處理的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁,原因是發(fā)布:2024/12/30 14:0:1組卷:26引用:3難度:0.5
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