20.我國將在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實現(xiàn)碳中和。CO
2的資源化利用能有效減少CO
2排放,某研究小組利用工業(yè)廢氣中的CO
2在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生反應(yīng):CO
2(g)+3H
2(g)═CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH
1已知:Ⅰ.CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH
2=+41.03kJ?mol
-1Ⅱ.CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)ΔH
3=-90.0kJ?mol
-1(1)根據(jù)以上化學(xué)反應(yīng)方程式,計算反應(yīng)熱ΔH
1=
。
(2)下列有關(guān)合成甲醇的說法中正確的是
(填標(biāo)號)。
A.增大氫氣的濃度,有利于提高甲醇的產(chǎn)率
B.選擇合適的催化劑,有利于平衡正向移動
C.低溫有利于平衡正向移動,因此實際生產(chǎn)中溫度越低越好
D.高壓有利于平衡正向移動,因此實際生產(chǎn)中壓強(qiáng)越高越好
(3)反應(yīng)溫度和催化劑組成與反應(yīng)物CO
2的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物甲醇的選擇性高度相關(guān)。改變溫度和催化劑組成,控制其他條件相同進(jìn)行四組實驗,得到的實驗數(shù)據(jù)如下表所示:
實驗編號 |
溫度/℃ |
催化劑組成 |
CO2轉(zhuǎn)化率/% |
甲醇選擇性/% |
甲 |
250 |
Cu/ZnO/Al2O3 |
12.3 |
42.3 |
乙 |
250 |
Cu/ZnO/ZrO2 |
30.3 |
87.2 |
丙 |
300 |
Cu/ZnO/Al2O3 |
15.3 |
38.5 |
丁 |
300 |
Cu/ZnO/ZrO2 |
30.5 |
60.2 |
注:“甲醇選擇性”是指生成甲醇的二氧化碳占所有參與反應(yīng)的二氧化碳的百分比。
結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知,用CO
2生產(chǎn)甲醇的最優(yōu)條件為
(填實驗編號)。
(4)如圖為一定溫度下,5.0×10
5Pa時,氫氣的轉(zhuǎn)化率α(H
2)與投料比
的關(guān)系圖象,請在圖中畫出相同溫度下,壓強(qiáng)為1.0×10
5Pa時對應(yīng)的變化曲線
。
(5)某研究小組采用甲醇燃料電池,以石墨為電極材料進(jìn)行電解飽和NaCl溶液的實驗,裝置如圖所示:
①甲醇燃料電池工作時,甲醇應(yīng)由
(填“a”或“b”)口通入。該燃料電池的正極反應(yīng)式為
。
②電解一段時間后,c
1、c
2電極上均有氣體產(chǎn)生,其中c
2電極上得到的是
,電解NaCl溶液的離子方程式為
。