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我國科學(xué)家利用Fe2Na3/紅紫素催化劑實現(xiàn)CO2還原制備CO,利用可見光催化還原CO2,將CO2轉(zhuǎn)化為增值化學(xué)原料(HCOOH、HCHO、CH3OH等),這被認(rèn)為是一種可持續(xù)的CO2資源化有效途徑。
(1)已知幾種物質(zhì)的燃燒熱(ΔH)如表1所示:
物質(zhì) HCHO(g) H2(g)
燃燒熱(ΔH)/(kJ?mol-1 -570.8 -285.8
已知:H2O(g)=H2O(l)ΔH=-44kJ?mol-1。CO2(g)+2H2(g)?HCHO(g)+H2O(g)ΔH=
+43.2
+43.2
kJ?mol-1
(2)在一定溫度下,將1molCO2(g)和3molH2(g)通入某恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?HOOH(g),測得不同時刻容器中CO2的體積分?jǐn)?shù)[φ(CO2)]如表2所示。
t/min 0 10 20 30 40 50
φ(CO2 0.250 0.230 0.215 0.205 0.200 0.200
達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為
25%
25%
。
(3)將n(CO2):n(H2)=1:4的混合氣體充入某密閉容器中,同時發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2。
反應(yīng)1:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g).ΔH1=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)2:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2<0。
在不同溫度、壓強下,測得相同時間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率如圖1。0.1MPa時,CO2的轉(zhuǎn)化率在600℃之后隨溫度升高而增大的主要原因是
反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進行,且相同時間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量
反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進行,且相同時間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量
。
菁優(yōu)網(wǎng)
(4)在一定溫度下,向容積為2L的恒容密閉容器中充入1molCO2(g)和nmolH2(g),僅發(fā)生(3)中的反應(yīng)2。實驗測得CH3OH的平衡分壓與起始投料比[
n
H
2
n
C
O
2
]的關(guān)系如圖2。
①起始時容器內(nèi)氣體的總壓強為8pkPa,若10min時反應(yīng)到達c點,則0~10min內(nèi),v(H2)=
0.075
0.075
mol?L-1?min-1
②b點時反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
1
27
p
2
1
27
p
2
(用含p的表達式表示)(kPa)-2。(已知:用氣體分壓計算的平衡常數(shù)為Kp,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
(5)我國科學(xué)家開發(fā)催化劑,以惰性材料為陽極,在酸性條件下電解還原CO2制備HCHO,其陰極的電極反應(yīng)式為
CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O
CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O
。
(6)我國學(xué)者探究了BiIn合金催化劑電化學(xué)還原CO2生產(chǎn)HCOOH的催化性能及機理,并通過DFT計算催化劑表面該還原過程的物質(zhì)的相對能量,如圖3所示(帶“*”表示物質(zhì)處于吸附態(tài))。試從圖3分析,采用BiIn合金催化劑優(yōu)于單金屬Bi催化劑的原因:
相對于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進CO2的吸附,增強對*OCHO中間體的吸附
相對于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進CO2的吸附,增強對*OCHO中間體的吸附
;BiIn合金催化劑優(yōu)于單金屬In催化劑的原因:
相對于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能
相對于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能
。

【答案】+43.2;25%;反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進行,且相同時間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量;0.075;
1
27
p
2
;CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O;相對于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進CO2的吸附,增強對*OCHO中間體的吸附;相對于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:33引用:3難度:0.7
相似題
  • 1.CO2的捕集與轉(zhuǎn)化是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
    Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
    Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
    (1)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
    i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應(yīng)速率較快)
    ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應(yīng)速率較慢)
    ①ΔH1=
     
    kJ?mol-1
    ②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應(yīng)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(guān)量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應(yīng)選擇800℃的原因是
     
    。
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    (3)在800℃時,
    n
    C
    O
    2
    n
    C
    2
    H
    6
    =
    1
    3
    ,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(yīng),初始壓強為P,一段時間達到平衡,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與剩余反應(yīng)物的物質(zhì)的量之和相等,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
     
    (用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。計算結(jié)果用最簡分式表示)。
    (4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應(yīng):2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時,向2L的恒容反應(yīng)器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。實驗測得v=kc2(CH4),v=kc(C2H4)?c2(H2),k、k為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時
    k
    k
     
    (用含有m的代數(shù)式表示)。
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    (5)我國科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
    ①M是電源的
     
    極。
    ②陽極電極反應(yīng)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(yīng)的平衡常數(shù)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(zhì)的量分?jǐn)?shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是(  )

    發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)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(chǎn)物N2,兩個競爭反應(yīng)化學(xué)方程式如下:
    Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
    Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
    現(xiàn)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(yīng),相同時間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的量隨溫度變化曲線如圖所示。
    已知:有效轉(zhuǎn)化率=
    制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量
    原料總的轉(zhuǎn)化量
    ×100%
    下列說法不正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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