減少CO2排放并實現(xiàn)CO2的有效轉化已成為科研工作者的研究熱點。根據(jù)以下幾種常見的CO2利用方法,回答下列問題:
Ⅰ.利用CH4-CO2干重整反應不僅可以對天然氣資源綜合利用,還可以緩解溫室效應對環(huán)境的影響。該反應一般認為通過如下步驟來實現(xiàn):
ⅰ.CH4(g)?C(ads)+2H2(g)
ⅱ.C(ads)+CO2(g)?2CO(g)
上述反應中的C(ads)為吸附活性炭,反應過程的能量變化如圖所示。
(1)CH4-CO2干重整的反應速率由 反應ⅰ反應ⅰ決定(填“反應ⅰ”或“反應ⅱ”),CH4-CO2干重整反應的熱化方程式為 CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+(E1-E2+E3)kJ/molCH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+(E1-E2+E3)kJ/mol(用圖中E1、E2、E3表示反應熱)。
Ⅱ.以氧化銦(In2O3)作催化劑,采用“CO2催化加氫制甲醇”方法將CO2資源化利用。反應歷程如下:
?。呋瘎┗罨篒n2O3(無活性)還原氧化In2O3-x(有活性);
ⅱ.CO2與H2在活化的催化劑表面同時發(fā)生如下反應:
反應①:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1 主反應
反應②:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2 副反應
(2)某溫度下,在恒容密閉反應器中,下列能說明反應①達到平衡狀態(tài)的是 BDBD(填標號)。
A.v正(H2):v逆(CH3OH)=3:1
B.混合氣體的平均摩爾質量保持不變
C.混合氣體的密度保持不變
D.CH3OH(g)的分壓保持不變
(3)增大CO2和H2混合氣體的流速,可減少產物中H2O(g)的積累,從而減少催化劑的失活,請用化學方程式表示催化劑失活的原因:In2O3-x+xH2O═In2O3+xH2In2O3-x+xH2O═In2O3+xH2。
(4)ⅱ中反應①、②的lnK(K代表化學平衡常數(shù))隨1T×103(T代表溫度)的變化如圖所示。
升高溫度,反應CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的化學平衡常數(shù)K 減小減小(填“增大”“減小”或“不變”)。
(5)恒溫恒壓密閉容器中,加入2molCO2和4molH2,只發(fā)生反應①和反應②,初始壓強為p0。在230℃以上,升高溫度,CO2的平衡轉化率增大,但甲醇的產率降低,原因是 230℃以上,升高溫度,反應①的平衡逆向移動,反應②的平衡正向移動,但溫度對反應②的平衡影響更大230℃以上,升高溫度,反應①的平衡逆向移動,反應②的平衡正向移動,但溫度對反應②的平衡影響更大。在300℃發(fā)生反應,反應達到平衡時,CO2的轉化率為50%,容器體積減小20%,則反應②用平衡分壓表示的平衡常數(shù)Kp=0.220.22(保留兩位有效數(shù)字)。
還原
氧化
1
T
【答案】反應??;CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+(E1-E2+E3)kJ/mol;BD;In2O3-x+xH2O═In2O3+xH2;減小;230℃以上,升高溫度,反應①的平衡逆向移動,反應②的平衡正向移動,但溫度對反應②的平衡影響更大;0.22
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:51引用:2難度:0.5
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1.CO2的捕集與轉化是當今科學研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應)
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應)
(1)反應Ⅰ的反應歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對相關量的影響如圖所示,工業(yè)生產綜合各方面的因素,反應選擇800℃的原因是
(3)在800℃時,=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應,初始壓強為P,一段時間達到平衡,產物的物質的量之和與剩余反應物的物質的量之和相等,該溫度下反應的平衡常數(shù)Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應:2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時,向2L的恒容反應器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應,反應過程中CH4的物質的量隨時間變化如圖所示。實驗測得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關,則T溫度時═k逆k正
(5)我國科學家使用電化學的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M是電源的
②陽極電極反應式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算分壓=總壓×物質的量分數(shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產物N2,兩個競爭反應化學方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應,相同時間內有關生成物物質的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉化率=×100%制備目標物質消耗原料的量原料總的轉化量
下列說法不正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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