我國提出爭取在2030年前實現碳達峰,2060年前實現碳中和,這對于改善環境、實現綠色發展至關重要。因此,研發CO2利用技術,降低空氣中CO2的含量成為研究熱點。當前,科學家成功利用CO2和H2合成了CH3OH,這對節能減排、降低碳排放具有重大意義。回答下列問題:CO2催化加氫制甲醇是極具前景的資源化研究領域,主要反應有:
ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.4kJ?mol
ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ?mol
ⅲ.CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3
(1)已知反應i速率方程為v正=k正?x(CO2)?x3(H2),v逆=k逆?x(CH3OH)?x(H2O),k正、k逆均為速率常數且只與溫度有關,x為物質的量分數。則反應ⅰ用物質的量分數表示的平衡常數Kx=K正K逆K正K逆(用k正、k逆表示;Kx指平衡時用各物質的物質的量分數來代替該物質的平衡濃度來計算平衡常數的一種新的表達式)。
(2)5MPa時,往某密閉容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2。反應達到平衡時,測得各組分的物質的量分數隨溫度變化的曲線如圖中所示。

①圖甲中X代表 COCO(填化學式)。
②250℃時反應ⅱ的K <<1(填“>”“<”或“=”)。
③下列措施中,一定無法提高甲醇產率的是 DD(填字母)。
A.加入適量CO
B.增加CO2
C.循環利用原料氣
D.升高溫度
(3)在10MPa下,將H2、CO按一定比例投料,恒壓下平衡狀態時各組分的物質的量與溫度的關系如圖乙所示。曲線b代表的物質為 H2H2(填化學式)。溫度為700K時,該反應的平衡常數K=132132(MPa)2(結果用分數表示)。

(4)研究表明,CO2與H2在催化劑作用下,發生反應ⅰ合成CH3OH時會發生副反應(反應ⅱ)。將一定量的CO2和H2通入剛性的密閉容器中,CO2的平衡轉化率和甲醇的選擇率隨溫度的變化趨勢如圖所示,已知:CH3OH的選擇率x=轉化為CH3OH的(CO2)消耗的(CO2)×100%。隨著溫度的升高,CO2的平衡轉化率增加但甲醇的選擇率降低,請分析其原因:當溫度升高時,反應ⅰ逆向移動,而反應ⅱ正向移動且幅度更大,所以CO2的轉化率增加,但甲醇的選擇率卻降低當溫度升高時,反應ⅰ逆向移動,而反應ⅱ正向移動且幅度更大,所以CO2的轉化率增加,但甲醇的選擇率卻降低。

K
正
K
逆
K
正
K
逆
1
32
1
32
轉化為
C
H
3
OH
的
(
C
O
2
)
消耗的
(
C
O
2
)
【考點】化學平衡的計算.
【答案】;CO;<;D;H2;;當溫度升高時,反應ⅰ逆向移動,而反應ⅱ正向移動且幅度更大,所以CO2的轉化率增加,但甲醇的選擇率卻降低
K
正
K
逆
1
32
【解答】
【點評】
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發布:2024/6/27 10:35:59組卷:40引用:1難度:0.3
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