CO2催化加氫制烯烴(CnH2n)是緩解化石能源消耗、實現減排的重要途徑之一。FT轉化路徑(CO2→CO→COnH2n)涉及的主要反應如下:
ⅰ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH1=41.1kJ?mol-1
ⅱ.nCO(g)+2nH2(g)=CnH2n(g)+nH2O(g)n=2時,ΔH2=-210.2kJ?mol-1
ⅲ.CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)ΔH3=?205.9kJ?mol-1
(1)2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)ΔH=-128.0-128.0kJ?mol-1。
(2)有利于提高CO2平衡轉化率的措施有 BDBD(填標號)。
A.增大n(CO2):n(H2)投料比
B.增大體系壓強
C.使用高效催化劑
D.及時分離H2O
(3)n(CO2):n(H2)投料比為1:3、壓力為1MPa時,無烷烴產物的平衡體系中CO2轉化率和產物選擇性隨反應溫度變化曲線如圖1。
①有利于短鏈烯烴(n≤4)生成的溫度范圍為 BB(填標號)。
A.373~573K
B.573~773K
C.773~973K
D.973~1173K
②計算1083K時,反應ⅰ的Kp=11。
③373~1273K范圍內,CO2的轉化率先降低后升高的原因是 溫度低于723K時,反應ii(放熱反應)占主導地位,溫度升高,CO2轉化率降低;溫度高于723K時,反應i(吸熱反應)占主導地位,溫度升高,CO2轉化率升高溫度低于723K時,反應ii(放熱反應)占主導地位,溫度升高,CO2轉化率降低;溫度高于723K時,反應i(吸熱反應)占主導地位,溫度升高,CO2轉化率升高。
(4)FT轉化路徑存在CH4含量過高問題,我國科學家采用Cr2O3(SG)和H-SAPO-34復合催化劑極大提高短鏈烯烴選擇性。CO2在催化劑Cr2O3(SG)表面轉化為甲醇的各步驟所需要克服的能壘及甲醇在H-SAPO-34作用下產生乙烯、丙烯示意圖如圖2。
①吸附態(tài)用*表示,CO2→甲氧基(H3CO*)過程中,HCOO*HCOO*的生成是決速步驟(填化學式)。
②H-SAPO-34具有氧八元環(huán)構成的籠狀結構(直徑0.94nm),籠口為小的八環(huán)孔(直徑0.38nm)。從結構角度推測,短鏈烯烴選擇性性提高的原因 短鏈烯烴可順利從H-SAPO-34催化劑籠口八環(huán)孔脫離短鏈烯烴可順利從H-SAPO-34催化劑籠口八環(huán)孔脫離。
【答案】-128.0;BD;B;1;溫度低于723K時,反應ii(放熱反應)占主導地位,溫度升高,CO2轉化率降低;溫度高于723K時,反應i(吸熱反應)占主導地位,溫度升高,CO2轉化率升高;HCOO*;短鏈烯烴可順利從H-SAPO-34催化劑籠口八環(huán)孔脫離
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:65引用:5難度:0.6
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1.CO2的捕集與轉化是當今科學研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應)
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應)
(1)反應Ⅰ的反應歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對相關量的影響如圖所示,工業(yè)生產綜合各方面的因素,反應選擇800℃的原因是
(3)在800℃時,=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應,初始壓強為P,一段時間達到平衡,產物的物質的量之和與剩余反應物的物質的量之和相等,該溫度下反應的平衡常數Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應:2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時,向2L的恒容反應器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應,反應過程中CH4的物質的量隨時間變化如圖所示。實驗測得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數,只與溫度有關,則T溫度時═k逆k正
(5)我國科學家使用電化學的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M是電源的
②陽極電極反應式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應的平衡常數可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算分壓=總壓×物質的量分數.在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數更方便.下列說法不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產物N2,兩個競爭反應化學方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應,相同時間內有關生成物物質的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉化率=×100%制備目標物質消耗原料的量原料總的轉化量
下列說法不正確的是( )發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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