近年來我國在應(yīng)對氣候變化工作中取得顯著成效,并向國際社會承諾2030年實現(xiàn)“碳達峰”,2060年實現(xiàn)“碳中和”,將CO2轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品成為科學(xué)家研究的重要課題。
Ⅰ.Cu-ZnO催化CO2和H2生產(chǎn)甲醇。
①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ?mol-1
(1)已知:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g) ΔH=-90.6kJ?mol-1,則ΔH1=
-49.4kJ/mol
-49.4kJ/mol
。
(2)已知:反應(yīng)①的正反應(yīng)速率可表示為v正=k正?c(CO2)?c3(H2),逆反應(yīng)速率可表示為v逆=k逆?c(CH3OH)?c(H2O),其中k正、k逆為速率常數(shù)。圖中能夠代表k逆的曲線為 L4
L4
(填“L1”,“L2”、“L3”或“L4”)。
(3)對于上述反應(yīng)體系,下列說法正確的是 CD
CD
。
A.增大CO2的濃度,反應(yīng)①、②的正反應(yīng)速率均增加,逆反應(yīng)速率均減小
B.恒容密閉容器中氣體密度不變時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
C.加入催化劑,H2的平衡轉(zhuǎn)化率不變
D.溫度為T1時,反應(yīng)①的化學(xué)平衡常數(shù)K=1
(4)不同條件下,按照n(CO2):n(H2)=1:3投料,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。
①壓強p1、p2、p3由大到小的順序是 p3>p2>p1
p3>p2>p1
,壓強為p1時,溫度高于570℃之后,隨著溫度升高CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大的原因是 溫度高于570℃之后,反應(yīng)②是吸熱反應(yīng),以反應(yīng)②為主,溫度升高平衡正向移動
溫度高于570℃之后,反應(yīng)②是吸熱反應(yīng),以反應(yīng)②為主,溫度升高平衡正向移動
。
②圖中點M(500,60),此時壓強p1為0.1MPa,CH3OH的選擇性為(選擇性:轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH3OH占整個轉(zhuǎn)化的CO2的百分比)。則該溫度時反應(yīng)①的平衡常數(shù)Kp=150
150
(MPa)-2(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
Ⅱ.電化學(xué)法還原CO2制乙烯
在強酸性溶液中通入CO2,用情性電極進行電解可制得乙烯。其原理如圖所示:
(5)陰極電極反應(yīng)式為 2CO2+12H++12e-=CH2═CH2+4H2O
2CO2+12H++12e-=CH2═CH2+4H2O
。