“碳中和”引起各國的高度重視,正成為科學(xué)家研究的主要課題,綜合利用CO
2、CO對構(gòu)建低碳社會有重要意義。
(1)利用CO
2與CH
4制備合成氣CO、H
2,可能的反應(yīng)歷程如下所示:
反應(yīng)①:CH
4(g)?C(ads)+2H
2(g)
②:C(ads)+CO
2(g)?2CO(g)
說明:C(ads)為吸附性活性炭,E為對應(yīng)物質(zhì)的總能量。
①利用CO
2與CH
4制備合成氣CO、H
2的總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=(E3-E1)kJ?mol-1
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=(E3-E1)kJ?mol-1
。
②該反應(yīng)歷程中決定反應(yīng)速率快慢的是(填“反應(yīng)①”或“反應(yīng)②”)
反應(yīng)①
反應(yīng)①
,據(jù)圖中1所示,理由是
由圖1可知,反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②
由圖1可知,反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②
。
(2)工業(yè)上用CO
2和H
2合成甲醇:CO
2(g)+3H
2(g)=CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH=-50kJ?mol
-1。一定條件下,向容積均為2L的恒容密閉容器中通入1.0molCO
2(g)和3.0molH
2(g),在不同催化劑X、Y的催化下發(fā)生反應(yīng)。測得5min時(shí),CO
2轉(zhuǎn)化率與溫度的變化關(guān)系如圖2實(shí)線所示(虛線表示CO
2平衡轉(zhuǎn)化率)。
①該反應(yīng)選用的適宜催化劑為
X
X
(填“X”或“Y”)。
②T
1K時(shí),a點(diǎn)對應(yīng)容器在0~5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(H
2)=
0.12mol?L-1?min-1
0.12mol?L-1?min-1
。
③b、c點(diǎn)對應(yīng)狀態(tài)下反應(yīng)物的有效碰撞幾率b
>
>
c(填“>”“<”或“.”),c→b段CO
2轉(zhuǎn)化率減小的原因是
該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化率減小
該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化率減小
。
④T
2K時(shí),該反應(yīng)平衡常數(shù)K=
2.08
2.08
(保留三位有效數(shù)字),保持溫度不變,向容器中再充入0.2molCO
2(g)、0.6molCH
3OH(g),平衡將
向逆反應(yīng)方向
向逆反應(yīng)方向
移動(dòng)(填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”)。