2.2022年7月13日,化學(xué)所碳中和中心召開碳中和會議,白春禮做了“在碳中和愿景下的能源化學(xué)”的特邀報告,戰(zhàn)略性闡述了二氧化碳轉(zhuǎn)化利用如何支撐實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。現(xiàn)為實現(xiàn)碳中和目標(biāo),利用CO、CO
2加氫制甲醇的有關(guān)反應(yīng)如下:
Ⅰ.2H
2(g)+CO(g)
CH
3OH(g)ΔH
1<0
Ⅱ.H
2(g)+CO
2(g)
CO(g)+H
2O(g)ΔH
2>0
Ⅲ.3H
2(g)+CO
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH
3(1)反應(yīng)Ⅰ的ΔH
1═
(用含ΔH
2、ΔH
3的式子表示)。
(2)要使反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率加快,可采取的措施有
(填序號)。
A.縮小反應(yīng)容器的容積
B.往密閉容器中不斷通入氮氣
C.升高溫度
D.保持恒壓狀態(tài)不斷通入氮氣 E.使用合適的催化劑
(3)一定溫度下,往5L反應(yīng)釜中充入1molCO
2、3molH
2,發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,反應(yīng)了5min后,氣體總的物質(zhì)的量減少了20%,則0~5min內(nèi),H
2的平均反應(yīng)速率v═
。
(4)在不同溫度、壓強和相同催化劑條件下,發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,初始時CO
2、H
2分別為1.0mol、3.0mol,測得H
2的平衡轉(zhuǎn)化率[a(H
2)]隨溫度和壓強的變化如圖1所示。
①如圖可知壓強p
1、p
2、p
3的大小關(guān)系為
。
②250℃、p
3條件下,反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K
p═
(用含p
3的式子表示,K
p═
,p為各物質(zhì)的分壓,分壓═總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。
(5)在密閉容器中充入CO
2、H
2,發(fā)生上述反應(yīng)Ⅱ和反應(yīng)Ⅲ,在不同催化劑Cat
1、Cat
2作用下,測得溫度與甲醇選擇性的關(guān)系如圖2所示。在其他條件相同時,若想主要發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,催化效率較高的是
(填“Cat
1”或“Cat
2”。)。在Cat
2作用下,溫度高于500℃時,甲醇的產(chǎn)率降低的可能原因是
。