我國提出爭取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,這對于改善環(huán)境、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。因此,研發(fā)CO
2利用技術(shù),降低空氣中CO
2的含量成為研究熱點(diǎn)。當(dāng)前,科學(xué)家成功利用CO
2和H
2合成了CH
3OH,這對節(jié)能減排、降低碳排放具有重大意義?;卮鹣铝袉栴}:CO
2催化加氫制甲醇是極具前景的資源化研究領(lǐng)域,主要反應(yīng)有:
?。瓹O
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH
1=-49.4kJ?mol
ⅱ.CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH
2=+41.2kJ?mol
ⅲ.CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)ΔH
3(1)已知反應(yīng)i速率方程為v
正=k
正?x(CO
2)?x
3(H
2),v
逆=k
逆?x(CH
3OH)?x(H
2O),k
正、k
逆均為速率常數(shù)且只與溫度有關(guān),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。則反應(yīng)ⅰ用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)K
x=
(用k
正、k
逆表示;K
x指平衡時(shí)用各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)來代替該物質(zhì)的平衡濃度來計(jì)算平衡常數(shù)的一種新的表達(dá)式)。
(2)5MPa時(shí),往某密閉容器中按投料比n(H
2):n(CO
2)=3:1充入H
2和CO
2。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測得各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖中所示。
①圖甲中X代表
CO
CO
(填化學(xué)式)。
②250℃時(shí)反應(yīng)ⅱ的K
<
<
1(填“>”“<”或“=”)。
③下列措施中,一定無法提高甲醇產(chǎn)率的是
D
D
(填字母)。
A.加入適量CO
B.增加CO
2C.循環(huán)利用原料氣
D.升高溫度
(3)在10MPa下,將H
2、CO按一定比例投料,恒壓下平衡狀態(tài)時(shí)各組分的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如圖乙所示。曲線b代表的物質(zhì)為
H2
H2
(填化學(xué)式)。溫度為700K時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
(MPa)
2(結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示)。
(4)研究表明,CO
2與H
2在催化劑作用下,發(fā)生反應(yīng)ⅰ合成CH
3OH時(shí)會(huì)發(fā)生副反應(yīng)(反應(yīng)ⅱ)。將一定量的CO
2和H
2通入剛性的密閉容器中,CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇率隨溫度的變化趨勢如圖所示,已知:CH
3OH的選擇率x=
×100%。隨著溫度的升高,CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率增加但甲醇的選擇率降低,請分析其原因:
當(dāng)溫度升高時(shí),反應(yīng)ⅰ逆向移動(dòng),而反應(yīng)ⅱ正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇率卻降低
當(dāng)溫度升高時(shí),反應(yīng)ⅰ逆向移動(dòng),而反應(yīng)ⅱ正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇率卻降低
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