目前人工固氨和二氧化碳利用技術(shù),對人類生存、社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著重大意義。
Ⅰ.目前研發(fā)二氧化碳利用技術(shù),降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳,其總反應(yīng)可表示為CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49kJ?mol-1。
(1)該反應(yīng)能自發(fā)的條件是
低溫
低溫
(填“低溫”或“高溫”)。
(2)二氧化碳催化加氫制甲醇合成總反應(yīng)在起始物=3時,在不同條件下達(dá)到平衡,設(shè)體系中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x(CH3OH),在t=250℃時x(CH3OH)隨壓強(qiáng)(p)的變化及在p=5×103Pa時x(CH3OH)隨溫度(t)的變化,如圖所示。
①圖中對應(yīng)等溫過程的曲線是 a
a
(填“a”或“b”),判斷的理由是 該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正向移動,甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正向移動,甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
。
②t=250℃時,當(dāng)x(CH3OH)=0.10時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α=33.3%
33.3%
,(保留小數(shù)點后一位)此條件下該反應(yīng)的Kp=2.9×10-9
2.9×10-9
(保留小數(shù)點后兩位)(對于氣相反應(yīng),可以用分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(3)研究表明,在電解質(zhì)水溶液中,Li-CO2電池中的CO2氣體可被還原,CO2在 正
正
(填“正”或“負(fù)”)極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),而CO2在堿性介質(zhì)中被還原為正丙醇(CH3CH2CH2OH),其電極反應(yīng)方程式為 3CO2+18e-+13H2O═CH3CH2CH2OH+18OH-
3CO2+18e-+13H2O═CH3CH2CH2OH+18OH-
。
Ⅱ.目前工業(yè)上利用氮?dú)夂蜌錃獯呋铣砂笔侨斯す痰闹饕侄?。合成氨的反?yīng)歷程和能量變化如圖所示。請回答下列問題:
(4)合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.2kJ/mol
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-92.2kJ/mol
。
(5)對總反應(yīng)速率影響較大的步驟的能壘(活化能)為 352
352
kJ,該步驟的化學(xué)方程式為 2?N+6?H=2?NH3
2?N+6?H=2?NH3
。