19.我國力爭于2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CO
2催化加氫合成二甲醚是一種實(shí)現(xiàn)“碳中和”理想的CO
2轉(zhuǎn)化方法。該過程中涉及的反應(yīng):
主反應(yīng):2CO
2(g)+6H
2(g)?CH
3OCH
3(g)+3H
2O(g)ΔH
副反應(yīng):CO
2(g)+H
2(g))?CO(g)+H
2O(g)ΔH′=+41.2kJ?mol
-1回答下列問題:
(1)主反應(yīng)通過以下步驟來實(shí)現(xiàn):
Ⅰ.CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH
1=-49.5kJ?mol
-1Ⅱ.2CH
3OH(g)?CH
3OCH
3(g)+H
2O(g)ΔH
2=-23.5kJ?mol
-1則主反應(yīng)的ΔH=
kJ?mol
-1。
(2)在恒壓、CO
2和H
2的起始量一定時,CO
2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH
3OCH
3的選擇性隨溫度的變化如圖所示,CH
3OCH
3的選擇性=
×100%。
①CO
2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是
。
②420℃時,在催化劑作用下CO
2與H
2反應(yīng)一段時間后,測得CH
3OCH
3的選擇性約為50%。不改變反應(yīng)時間,一定能提高CH
3OCH
3選擇性的措施有
(填標(biāo)號)。
A.升高溫度
B.增大壓強(qiáng)
C.增大c(CO
2)
D.更換適宜的催化劑
(3)在溫度為543K。原料組成為n(CO
2):n(H
2)=1:3、初始總壓為4MPa恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),體系達(dá)到平衡時CO
2的轉(zhuǎn)化率為30%,二甲醚的選擇性為50%,則氫氣的轉(zhuǎn)化率α(H
2)=
;主反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)K
p=
(列出計(jì)算式)。
(4)二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)。若電解質(zhì)溶液呈堿性,二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為
。
(5)1,2-丙二醇(CH
2OHCHOHCH
3)單分子解離反應(yīng)相對能量如圖所示,路徑包括碳碳鍵斷裂解離和脫水過程。從能量的角度分析,TS1、TS2、TS3、TS4四種路徑中
路徑的速率最慢。