利用CO2、H2用為原料合成CH3OH可有效降低空氣中二氧化碳的含量,其中涉及的主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O (g)△H1<0
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O (g)△H2=+40.9kJ?mol-1
回答下列問(wèn)題:
(1)利用ΔH2計(jì)算ΔH1時(shí),還需要利用 CO(g)+3H2(g)?CH3OH(g)CO(g)+3H2(g)?CH3OH(g)反應(yīng)的ΔH。
(2)使用新型催化劑,將1molCO2和2.44molH2在1L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇率隨溫度的變化趨勢(shì)如圖所示。(甲醇的選擇率:轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

①達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)體系內(nèi)甲醇的產(chǎn)量最高的是 FF(填“D”、“E”或“F”)。
②553K時(shí),反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K=0.003750.00375。
③隨著溫度的升高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增加,甲醇的選擇率降低,其原因?yàn)?當(dāng)溫度升高時(shí)反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng),而反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇性卻降低當(dāng)溫度升高時(shí)反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng),而反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇性卻降低。
(3)研究表明,在電解質(zhì)溶液中,CO2可以被電化學(xué)還原。
①CO2在堿性介質(zhì)中電還原為甲醇的電極反應(yīng)式為 CO2+6e-+5H2O═CH3OH+6OH-CO2+6e-+5H2O═CH3OH+6OH-。
②兩種不同催化劑a、b上,CO2電還原為CO的反應(yīng)進(jìn)程中(H+電還原為H2同時(shí)發(fā)生)相對(duì)能量變化如圖。由此判斷,更易催化CO2電還原為CO的催化劑是 bb(填“a”或“b”),理由是 b催化劑條件下,CO2電還原為CO的活化能小于H+電還原為H2的活化能,更容易催化CO2電還原為COb催化劑條件下,CO2電還原為CO的活化能小于H+電還原為H2的活化能,更容易催化CO2電還原為CO。

【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的影響因素;反應(yīng)熱和焓變.
【答案】CO(g)+3H2(g)?CH3OH(g);F;0.00375;當(dāng)溫度升高時(shí)反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng),而反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇性卻降低;CO2+6e-+5H2O═CH3OH+6OH-;b;b催化劑條件下,CO2電還原為CO的活化能小于H+電還原為H2的活化能,更容易催化CO2電還原為CO
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:22引用:2難度:0.5
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1.升高溫度,下列數(shù)據(jù)不一定增大的是( )
A.化學(xué)反應(yīng)速率v B.水的離子積常數(shù)Kw C.化學(xué)平衡常數(shù)K D.氨水的電離平衡常數(shù)Ka 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( )
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-1A.反應(yīng)①為放熱反應(yīng),反應(yīng)②為吸熱反應(yīng) B.使用不同催化劑,會(huì)改變反應(yīng)①②的△H C.反應(yīng)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的△H3=-94.9kJ?mol-1 D.投料比不變,增加反應(yīng)物的濃度可提高CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率 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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