實(shí)現(xiàn)二氧化碳選擇性、穩(wěn)定性加氫合成甲醇是“甲醇經(jīng)濟(jì)”理念下的一個(gè)重要成果。
反應(yīng)包括兩步:
Ⅰ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H1=+40.9kJ/mol
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2=-90.4kJ/mol
(1)由CO2合成CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式 CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.5kJ/molCO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.5kJ/mol
(2)恒壓下,按n(CO2):n(H2)=1:3時(shí),該反應(yīng)在無(wú)分子篩膜和有分子篩膜時(shí)甲醇的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示。(分子篩膜能選擇性分離出H2O)。
①根據(jù)圖中數(shù)據(jù),壓強(qiáng)不變時(shí)采用有分子篩膜時(shí)的最佳反應(yīng)溫度為 210210℃
②有分子篩膜時(shí)甲醇產(chǎn)率高的原因是 分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O,減少了生成物,平衡向正向移動(dòng),甲醇產(chǎn)率升高分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O,減少了生成物,平衡向正向移動(dòng),甲醇產(chǎn)率升高。
(3)如果在不同壓強(qiáng)下,CO2和H2的起始物質(zhì)的量比仍為1:3,測(cè)定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度升高的變化關(guān)系,如圖所示。
已知:
CO2的平衡轉(zhuǎn)化率=n(CO2)初始-n(CO2)平衡n(CO2)初始×100%
CH3OH的平衡產(chǎn)率=n(CH3OH)平衡n(CO2)初始×100%
①壓強(qiáng)p1>>p2(填“>”或“<”),原因 生成甲醇的反應(yīng)是氣體體積數(shù)減小的反應(yīng),壓強(qiáng)增大CH3OH的平衡產(chǎn)率增大生成甲醇的反應(yīng)是氣體體積數(shù)減小的反應(yīng),壓強(qiáng)增大CH3OH的平衡產(chǎn)率增大。
②其中圖中縱坐標(biāo)表示CO2平衡轉(zhuǎn)化率的是圖 乙乙(填“甲”或“乙”)。
③圖乙中T1溫度時(shí),兩條曲線幾乎交于一點(diǎn),分析原因 反應(yīng)I為吸熱反應(yīng),反應(yīng)II為放熱反應(yīng)。T1時(shí)溫度高,體系中以反應(yīng)I為主,反應(yīng)I前后分子數(shù)相等,壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒(méi)有影響反應(yīng)I為吸熱反應(yīng),反應(yīng)II為放熱反應(yīng)。T1時(shí)溫度高,體系中以反應(yīng)I為主,反應(yīng)I前后分子數(shù)相等,壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒(méi)有影響。
n
(
C
O
2
)
初始
-
n
(
C
O
2
)
平衡
n
(
C
O
2
)
初始
n
(
C
H
3
OH
)
平衡
n
(
C
O
2
)
初始
【答案】CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.5kJ/mol;210;分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O,減少了生成物,平衡向正向移動(dòng),甲醇產(chǎn)率升高;>;生成甲醇的反應(yīng)是氣體體積數(shù)減小的反應(yīng),壓強(qiáng)增大CH3OH的平衡產(chǎn)率增大;乙;反應(yīng)I為吸熱反應(yīng),反應(yīng)II為放熱反應(yīng)。T1時(shí)溫度高,體系中以反應(yīng)I為主,反應(yīng)I前后分子數(shù)相等,壓強(qiáng)改變對(duì)平衡沒(méi)有影響
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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2.氫在地球上主要以化合態(tài)的形式存在,是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì),它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%,屬于二次能源.工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多,常見(jiàn)的有水電解制氫,煤炭氣化制氫,重油及天然氣水蒸氣催化制氫等.氫氣是一種理想的綠色能源,如圖1為氫能產(chǎn)生和利用的途徑:
(1)圖1的四個(gè)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化形式有
A.2種 B.3種 C.4種 D.4種以上
(2)電解過(guò)程要消耗大量的電能,而使用微生物作催化劑在陽(yáng)光下也能分解水.
2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通電2H2(g)+O2(g)△H2光照催化劑
以上反應(yīng)的△H1
(3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依據(jù)圖2能量變化寫出氫氣燃燒生產(chǎn)液態(tài)水的熱化學(xué)方程式
(4)氫能利用需要選擇合適的儲(chǔ)氫材料.
①NaBH4是一種重要的儲(chǔ)氫載體,能與水反應(yīng)生成NaBO2,且反應(yīng)前后B的化合價(jià)不變,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
②鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣生產(chǎn)氫化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)釋放出氣態(tài)氫,根據(jù)平衡移動(dòng)的原理,可改變的條件之一是
③一定條件下,如圖3所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫,使C7H8轉(zhuǎn)化為C7H14,則電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體X 為發(fā)布:2024/12/17 8:0:2組卷:38引用:1難度:0.5 -
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