19.我國(guó)提出2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,降低大氣中CO
2含量是當(dāng)今世界重要科研課題之一,以CO
2為原料制備甲烷、戊烷、甲醇等能源物質(zhì)具有較好的發(fā)展前景?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)CO
2在固體催化劑表面加氫合成甲烷過(guò)程中發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng):
主反應(yīng):CO
2(g)+4H
2(g)?CH
4(g)+2H
2O(g)ΔH
1=-156.9kJ?mol
-1副反應(yīng):CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH
2=+41.1kJ?mol
-1①已知:2H
2(g)+O
2(g)═2H
2O(g)ΔH
3=-395.6kJ?mol
-1,則CH
4燃燒的熱化學(xué)方程式CH
4(g)+2O
2(g)═CO
2(g)+2H
2O(g)ΔH=
。
②500℃時(shí),向1L恒容密閉容器中充入4molCO
2和12molH
2,初始?jí)簭?qiáng)為p,20min時(shí)主、副反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài),測(cè)得c(H
2O)=5mol?L
-1,體系壓強(qiáng)為
p,則0~20min內(nèi)v(CH
4)=
,平衡時(shí)CH
4選擇性=
(CH
4選擇性=
×100%,計(jì)算保留三位有效數(shù)字)。
(2)我國(guó)科研人員將CO
2和H
2在Na-Fe
3O
4/HZSM-5催化下轉(zhuǎn)變?yōu)槠停–
5~C
11的烴),反應(yīng)過(guò)程如圖所示。
①若CO
2在該條件下轉(zhuǎn)化為戊烷(C
5H
12),則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
。
②催化劑中的Fe
3O
4可用電解法制備。電解時(shí)以Fe作電極,電解質(zhì)溶液為稀硫酸,鐵電極的反應(yīng)式為
(需標(biāo)注電極名稱)。
(3)甲醇催化制取乙烯的過(guò)程中發(fā)生如下反應(yīng):
反應(yīng)1:3CH
3OH(g)?C
3H
6(g)+3H
2O(g);
反應(yīng)2:2CH
3OH(g)?C
2H
4(g)+2H
2O(g)。
反應(yīng)1的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線a所示,已知Arhenius經(jīng)驗(yàn)公式RInk=-
+C(E
a為活化能,k為速率常數(shù),R和C為常數(shù))。則該反應(yīng)的活化能E
a=
kJ?mol
-1。當(dāng)改變外界條件時(shí),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中的曲線b所示,則實(shí)驗(yàn)可能改變的外界條件是
。