1.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,降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點。
Ⅰ.二氧化碳催化加氫制甲醇,有利于減少溫室氣體二氧化碳。
反應①CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH
1=-49kJ?mol
-1反應②CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH
2=+36kJ?mol
-1反應③CH
3OH(g)?CO(g)+2H
2(g)ΔH
3(1)ΔH
3=
;反應③在
(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)下能自發(fā)進行。
(2)反應①CO
2(g)+3H
2(g)?H
2O(g)+CH
3OH(g)在兩種不同催化劑作用下建立平衡過程中,CO
2的轉化率[α(CO
2)]隨時間(t)的變化曲線如圖1:
活化能大小關系過程Ⅱ
過程Ⅰ(填“大于”“小于”或“等于”)
(3)CO
2和H
2按物質的量1:3投料,總物質的量為amol,在有催化劑的密閉容器中進行反應,測得CO
2平衡轉化率、CH
3OH和CO選擇性(轉化的CO
2中生成CH
3OH或CO的百分比)隨溫度、壓強變化情況分別如圖2、圖3所示:
①下列說法正確的是
(填標號)。
A.升溫,反應②的平衡正向移動
B.加壓,反應①的平衡正向移動,平衡常數增大
C.及時分離出甲醇和水,循環(huán)使用H
2和CO
2,可提高原料利用率
D.升溫,使反應①的CH
3OH選擇性降低;加壓,對反應②的CO選擇性無影響
②250℃時,在體積為VL的容器中,反應①和②達到化學平衡,CO
2轉化率為25%,CH
3OH和CO選擇性均為50%,則該溫度下反應②的平衡常數為
。
③如圖2:240℃以上,隨著溫度升高,CO的平衡轉化率升高,而CH
3OH的選擇性降低,分析其原因。
Ⅱ.我國科學家研究出在S-In催化劑上實現高選擇性、高活性電催化還原CO
2制甲酸。圖4表示不同催化劑及活性位上生成H
*的能量變化,圖5表示反應歷程,其中吸附在催化劑表面的物質用*標注。下列說法正確的是
(填標號)。
A.CO
2經兩步轉化生成HCOO
-B.S
2-與K
+(H
2O)
n微粒間的靜電作用促進了H
2O的活化
C.S-In/S表面更容易生成H
*D.H
*+OH
-→
H
2+
*+OH
-相對能量變化越大,越有利于抑制H
*復合成H
2