30.二氧化碳的轉(zhuǎn)化和利用成為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”、“碳中和”的重要研究課題?;卮鹣铝袉栴}。
利用CO
2和H
2可生產(chǎn)乙烯。相關(guān)熱化學(xué)方程式為:
反應(yīng)Ⅰ:2CO
2(g)+6H
2(g)?CH
2=CH
2(g)+4H
2O(g) ΔH
1=-246.4kJ/mol
反應(yīng)Ⅱ:CO
2(g)+4H
2(g)?CH
4(g)+2H
2O(g) ΔH
1=-166.8kJ/mol
(1)某催化劑作用下,在容積為2.0L的恒容密閉容器中充入2mol CO
2和6mol H
2,體系中主要發(fā)生上述反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ兩個(gè)競爭反應(yīng)。反應(yīng)進(jìn)行tmin時(shí)測得兩種烴的物質(zhì)的量隨溫度的變化如圖所示,該催化劑在840℃時(shí)主要選擇反應(yīng)
(填“Ⅰ”或“Ⅱ”);840℃之后,C
2H
4產(chǎn)量下降的原因是
。
(2)520℃時(shí),0~tmin內(nèi)用氫氣表示反應(yīng)Ⅱ的平均反應(yīng)速率v(H
2)=
mol/(L?min)(用含t的代數(shù)式表示)。
(3)利用工業(yè)廢氣CO
2制甲醇,發(fā)生反應(yīng)Ⅲ:CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g) ΔH
3可以一定程度擺脫當(dāng)下對化石燃料的依賴。
①上述反應(yīng)自發(fā)的條件是
。
②在aL密閉容器中,充入不同氫碳比的原料氣體,控制溫度600K,發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,請?jiān)趫D中畫出CH
3OH在混合氣體中的平衡體積分?jǐn)?shù)隨氫碳比遞增的變化趨勢
。
③一定條件下,將1mol CO
2和1mol H
2置于恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)Ⅲ。下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是
。
A.混合氣體的密度保持不變
B.CO
2的消耗速率與H
2O的消耗速率相等
C.CO
2的體積分?jǐn)?shù)保持不變
D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
④現(xiàn)向2L恒溫密閉容器中充入2mol CO
2和4mol H
2,上述反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),測得CO
2的轉(zhuǎn)化率為50%,則反應(yīng)Ⅲ的K=
。