20.直接將CO
2轉(zhuǎn)化為有機物是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的有效途徑,回答下列問題。
(1)利用CO
2合成HCHO涉及的主要反應(yīng)如下:
CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g) ΔH
1CH
3OH(g)+O
2(g)?HCHO(g)+H
2O
2(l)ΔH
22H
2O
2(l)=2H
2O(g)+O
2(g) ΔH
3已知H
2的摩爾燃燒焓為ΔH
4,水的汽化熱為ΔH
5(單位質(zhì)量液態(tài)物質(zhì)變成同溫度的氣態(tài)物質(zhì)所吸收的熱量,單位kJ?g
-1,則反應(yīng)CO
2(g)+2H
2(g)?HCHO(g)+H
2O(g)的ΔH=
。
(2)某溫度下,在容積為VL的恒容密閉容器中充入1molCO
2和一定量H
2發(fā)生反應(yīng)CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)。CH
3OH(g)的平衡分壓與起始投料比
的變化關(guān)系如圖所示,已知b點對應(yīng)投料比的起始壓強為1.5kPa。
①若達到b點所用時間為10min,則0~10min內(nèi)該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為 v(H
2)=
mol?L
-1?min
-1。
②K
p(a)=
。b點時,再充入CO
2(g)和H
2O(g),使兩者分壓均增大0.02kPa,則此時平衡
(填“正向”、“逆向”或“不”)移動。
(3)工業(yè)上,CO
2催化加氫合成甲醇的生產(chǎn)過程中涉及的反應(yīng)如下:
主反應(yīng):CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH<0
副反應(yīng)Ⅰ:CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH>0
副反應(yīng)Ⅱ:2CO
2(g)+6H
2(g)?CH
3OCH
3(g)+3H
2O(g)ΔH<0
一定條件下,在VL的恒容密閉容器中通入1molCO
2和3molH
2發(fā)生上述反應(yīng),達到平衡時,容器中CH
3OH的物質(zhì)的量為mmol,CO的物質(zhì)的量為nmol,H
2的轉(zhuǎn)化率為α。
①此時CH
3OCH
3(g)的濃度為
mol?L
-1 (用含m、n、α、V的代數(shù)式表示,下同),則CH
3OH(g)的平衡選擇性(生成甲醇的物質(zhì)的量占轉(zhuǎn)化的CO
2的物質(zhì)的量的百分比)為
。
②下列方法一定能提高CH
3OH平衡產(chǎn)率的是
(填標(biāo)號)。
A.升高溫度
B.選擇更高效的催化劑
C.不改變投料比,增大反應(yīng)物濃度