試卷征集
加入會員
操作視頻
我國力爭于2030年前實現(xiàn)碳達峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。CO2催化加氫合成二甲醚是一種實現(xiàn)“碳中和”理想的CO2轉(zhuǎn)化方法。該過程中涉及的反應:
主反應:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH
副反應:CO2(g)+H2(g))?CO(g)+H2O(g)ΔH′=+41.2kJ?mol-1
回答下列問題:
(1)主反應通過以下步驟來實現(xiàn):
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ?mol-1
Ⅱ.2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-23.5kJ?mol-1
則主反應的ΔH=
-122.5
-122.5
kJ?mol-1。
(2)在恒壓、CO2和H2的起始量一定時,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖所示,CH3OCH3的選擇性=
2
×
C
H
3
OC
H
3
的物質(zhì)的量
反應的
C
O
2
的物質(zhì)的量
×100%。
菁優(yōu)網(wǎng)
①CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是
主反應放熱,副反應吸熱,溫度升高使副反應CO2平衡轉(zhuǎn)化率上升幅度大于主反應的下降幅度
主反應放熱,副反應吸熱,溫度升高使副反應CO2平衡轉(zhuǎn)化率上升幅度大于主反應的下降幅度
。
②420℃時,在催化劑作用下CO2與H2反應一段時間后,測得CH3OCH3的選擇性約為50%。不改變反應時間,一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有
BD
BD
(填標號)。
A.升高溫度
B.增大壓強
C.增大c(CO2
D.更換適宜的催化劑
(3)在溫度為543K。原料組成為n(CO2):n(H2)=1:3、初始總壓為4MPa恒容密閉容器中進行反應,體系達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為30%,二甲醚的選擇性為50%,則氫氣的轉(zhuǎn)化率α(H2)=
20%
20%
;主反應的壓強平衡常數(shù)Kp=
0
.
375
M
pa
3
×
0
.
075
MP
a
0
.
7
MP
a
2
×
2
.
4
MP
a
6
0
.
375
M
pa
3
×
0
.
075
MP
a
0
.
7
MP
a
2
×
2
.
4
MP
a
6
(列出計算式)。
(4)二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高、能量密度大等優(yōu)點。若電解質(zhì)溶液呈堿性,二甲醚直接燃料電池的負極反應為
CH3OCH3-12e-+16OH-=2
CO
2
-
3
+11H2O
CH3OCH3-12e-+16OH-=2
CO
2
-
3
+11H2O
。
(5)1,2-丙二醇(CH2OHCHOHCH3)單分子解離反應相對能量如圖所示,路徑包括碳碳鍵斷裂解離和脫水過程。從能量的角度分析,TS1、TS2、TS3、TS4四種路徑中
TS4
TS4
路徑的速率最慢。
菁優(yōu)網(wǎng)
【答案】-122.5;主反應放熱,副反應吸熱,溫度升高使副反應CO2平衡轉(zhuǎn)化率上升幅度大于主反應的下降幅度;BD;20%;
0
.
375
M
pa
3
×
0
.
075
MP
a
0
.
7
MP
a
2
×
2
.
4
MP
a
6
;CH3OCH3-12e-+16OH-=2
CO
2
-
3
+11H2O;TS4
【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,不得復制發(fā)布。
發(fā)布:2024/9/20 4:0:8組卷:21引用:1難度:0.5
相似題
  • 1.甲醇既是重要的化工原料,又是一種清潔燃料。利用CO,加氫合成甲醇的主要反應如下:
    Ⅰ.CO2(g)+3H2 (g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
    Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
    回答下列問題:
    (1)我國學者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果,研究了光催化CO2加氫合成甲醇的反應歷程,如圖1所示,其中吸附在催化劑表面的物種用*表示。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    ①ΔH1
     
    0(填“>”或“<”)。
    ②圖示歷程包含
     
    個基元反應,其中最大能壘(活化能)步驟的化學方程式為
     
    。
    (2)向剛性容器中充入一定量CO2和H2,在相同壓強和不同溫度下,反應相同時間,CO2的轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇性[已知甲醇的選擇性=
    n
    C
    H
    3
    OH
    n
    CO
    +
    n
    C
    H
    3
    OH
    ]隨溫度的變化如圖2所示:
    菁優(yōu)網(wǎng)
    在200~300℃間,CH3OH的選擇性隨溫度的升高而下降,寫出一條可能原因
     
    。
    (3)一定條件下,向剛性容器中充入物質(zhì)的量之比為1:3的CO2和H2,發(fā)生上述反應Ⅰ和Ⅱ。
    ①有利于提高甲醇平衡產(chǎn)率的條件是
     
    (填標號)。
    A.高溫高壓
    B.低溫高壓
    C.高溫低壓
    D.低溫低壓
    ②達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率為20%,CH3OH的選擇性為75%,則a(H2)=
     
    (計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字);反應Ⅱ的Kp=
     
    。
    發(fā)布:2024/9/20 6:0:10組卷:24引用:3難度:0.5
  • 2.甲醇是一種可再生能源。工業(yè)上可用CO和H2合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)。一定條件下向2L的密閉容器中充入1molCO和2molH2發(fā)生反應,CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示:
    菁優(yōu)網(wǎng)
    (1)該反應的ΔH
     
    0、△S
     
    0(填“>”“<”或“=”),
     
    (填“低溫”或“高溫”)有利于該反應自發(fā)進行。
    (2)生產(chǎn)中有利于增大CO平衡轉(zhuǎn)化率的措施有
     
    。(至少寫出3條)
    (3)①A、B、C三點平衡常數(shù)KA、KB、KC的大小關(guān)系是
     

    ②壓強P1
     
    P2(填“>”“<”或“=”);若P2=100kPa,計算B點的Kp=
     
    (要求寫出計算過程,結(jié)果保留2位有效數(shù)字;Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。
    ③在T1和P1條件下,由D點到A點過程中,正、逆反應速率之間的關(guān)系:v
     
    v(填“>”“<”或“=”)。
    ④比較B點和C點的逆反應速率v(B)
     
    v(C)(填“>”“<”或“=”)。
    發(fā)布:2024/9/20 4:0:8組卷:9引用:1難度:0.7
  • 3.當今世界多國相繼規(guī)劃了碳達峰、碳中和的時間節(jié)點。因此,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。其中用CO2、H2為原料合成甲醇(CH3OH)過程主要涉及以下反應:
    反應Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
    反應Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ?mol-1
    反應Ⅲ:
    1
    2
    CO(g)+H2(g)?2CH3OH(g) ΔH3=-45.1kJ?mol-1
    ??菁優(yōu)網(wǎng)
    (1)根據(jù)蓋斯定律,反應Ⅰ的ΔH1=
     
    。
    (2)我國學者結(jié)合實驗與計算機模擬結(jié)果,研究了CO2與H2在TiO2/Cu催化劑表面生成CH3OH和H2O的部分反應歷程,如圖1所示,其中吸附在催化劑表面的物種用*標注。
    反應歷程中反應速率最快一步的能壘(活化能)的E=
     
    eV。并寫出該歷程的化學方程式
     
    。
    (3)上述反應體系在一定條件下建立平衡后,下列說法正確的有
     
    (填字母)。
    A.升高溫度,反應Ⅱ正向移動,反應Ⅲ逆向移動
    B.加入反應Ⅰ的催化劑,可以降低反應的活化能及反應熱
    C.增大H2的濃度,有利于提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率
    D.及時分離出CH3OH,可以使得反應Ⅰ的正反應速率增大
    (4)加壓,甲醇產(chǎn)率將
     
    (填“升高”“不變”“降低”或“無法確定”);若原料二氧化碳中摻混一氧化碳,隨一氧化碳含量的增加,甲醇產(chǎn)率將
     
    (填“升高”“不變”“降低”或“無法確定”)。
    (5)加入新催化劑使1molCO2和3molH2在1L密閉容器中只發(fā)生反應Ⅰ、Ⅱ,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇率(甲醇選擇率是指轉(zhuǎn)化生成甲醇的CO2物質(zhì)的量分數(shù))與溫度的變化趨勢如圖2所示。
    ①由圖可知,達到平衡時,最適宜的反應溫度是
     
    (填“473K”“513K”或“553K”)。
    ②553K時,若反應后體系的總壓為p,反應Ⅰ的Kp=
     
    (列出計算式)。(Kp為壓強平衡常數(shù),其表達式寫法:在濃度平衡常數(shù)表達式中用氣體分壓代替濃度,氣體的分壓等于總壓乘以物質(zhì)的量分數(shù)。)
    發(fā)布:2024/9/20 5:0:9組卷:18引用:1難度:0.6
小程序二維碼
把好題分享給你的好友吧~~
APP開發(fā)者:深圳市菁優(yōu)智慧教育股份有限公司 | 應用名稱:菁優(yōu)網(wǎng) | 應用版本:4.8.2  |  隱私協(xié)議      第三方SDK     用戶服務條款廣播電視節(jié)目制作經(jīng)營許可證出版物經(jīng)營許可證網(wǎng)站地圖本網(wǎng)部分資源來源于會員上傳,除本網(wǎng)組織的資源外,版權(quán)歸原作者所有,如有侵犯版權(quán),請立刻和本網(wǎng)聯(lián)系并提供證據(jù),本網(wǎng)將在三個工作日內(nèi)改正