實現碳中和成為各國科學家的研究重點,將二氧化碳轉化為綠色液體燃料甲醇是一個重要方向。
甲醇的制備原理為:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH
(1)甲醇的制備反應一般認為通過如下兩步來實現:
①CO2(g)+H2(g)?C(g)+H2O(g)ΔH1=+41kJ/mol
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=-90kJ/mol
根據蓋斯定律,該反應的ΔH=-49-49kJ?mol-1,反應能在 低溫低溫(填“高溫”或“低溫”)自發進行。
(2)為探究該反應原理,進行如下實驗:在一恒溫,體積為1L恒容密閉容器中,充入1molCO2和3molH2,進行該反應。10min時測得CO2和CH3OH(g)的體積分數之比變為1:3且比值不再隨時間變化?;卮鹣铝袉栴}:
①反應開始到平衡,v(H2)=0.2250.225mol?L-1?min-1。
②該溫度下的平衡常數K=5.35.3(mol/L)-2(保留兩位有效數值)。
(3)我國科學家制備了一種ZO-ZrO2催化劑,實現CO2高選擇性合成CH3OH。氣相催化合成過程中,CO2轉化率(x)及CH3OH選擇性(S)隨溫度的變化曲線如圖。
①生成CH3OH的最佳溫度約為 320℃320℃。
②溫度升高,CO2轉化率升高,但產物CH3OH含量降低的原因:溫度升高,反應速率加快,CO2轉化率升高,但甲醇選擇性降低,副反應也增多,甲醇含量降低溫度升高,反應速率加快,CO2轉化率升高,但甲醇選擇性降低,副反應也增多,甲醇含量降低。
(4)研究發現,CO2加氫還可制備甲酸(HCOOH),反應為CO2(g)+H2(g)?HCOOH(g)ΔH<0。在一容積固定的密閉容器中進行反應,實驗測得:v正=k正c(CO2)c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆為速率常數。溫度為T1℃時,該反應K=2,溫度為T2℃時,k正=1.9k逆,則T2℃時平衡壓強 >>(填“>”“<”或“=”)T1℃時平衡壓強。
【答案】-49;低溫;0.225;5.3;320℃;溫度升高,反應速率加快,CO2轉化率升高,但甲醇選擇性降低,副反應也增多,甲醇含量降低;>
【解答】
【點評】
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發布:2024/10/12 4:0:3組卷:6引用:1難度:0.5
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