19.H
2和CH
3OH都是重要的能源物質(zhì),CO
2催化加氫合成甲醇是一種有效利用氫氣且減少溫室氣體CO
2排放的方法。
(1)通過計算機(jī)分析,我們可從勢能圖認(rèn)識CO
2加氫制甲醇在不同催化條件下存在的兩種反應(yīng)路徑,如圖1所示,下列說法正確的是
。
①甲酸鹽路徑的決速步是HCOO
*+H
*=H
2COO
*②不考慮H
3COH
*,兩種路徑中產(chǎn)生的含碳中間體種類均有5種
③該反應(yīng)的活化能E
a(正)<E
a(逆)
④催化劑相同,使用不同的載體也可改變反應(yīng)歷程
(2)CO
2催化加氫合成甲醇的過程中會發(fā)生副反應(yīng)。
副反應(yīng)Ⅰ:CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH
1=+41.2kJ?mol
-1副反應(yīng)Ⅱ:2CO
2(g)+6H
2(g)?CH
3OCH
3(g)+3H
2O(g)ΔH
2=-122.5kJ?mol
-1主反應(yīng)為CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH
3=-49.5kJ?mol
-1CH
3OH的選擇性=
×100%;
CO
2的轉(zhuǎn)化率=
×100%。
①一定條件下,在固定容積的容器中通入1molCO
2和3molH
2發(fā)生上述反應(yīng),初始壓強(qiáng)為p,達(dá)到平衡時,容器中CH
3OH的物質(zhì)的量為amol,CH
3OCH
3物質(zhì)的量為bmol,H
2的轉(zhuǎn)化率為α,則CH
3OH的選擇性為
。主反應(yīng)的平衡常數(shù)K
p為
(用平衡分壓代替平衡濃度,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
②控制CO
2和H
2初始投料比為1:3時,溫度對CO
2平衡轉(zhuǎn)化率及甲醇和CO的產(chǎn)率的影響如圖2所示,則在250℃以上,升高溫度CO
2的轉(zhuǎn)化率增大,但甲醇的產(chǎn)率降低,原因是
。為增大CH
3OH的產(chǎn)率,可采用的方法是
(填一項即可)。
(3)在一定條件下,選擇合適的催化劑只進(jìn)行反應(yīng)CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)控制CO
2和H
2初始投料比為1:1時,在不同溫度下T
1、T
2、T
3,達(dá)到平衡后,CO
2的轉(zhuǎn)化率分別為50%、60%、75%,已知反應(yīng)速率v=v
正-v
逆=k
正x(CO
2)x(H
2)-k
逆x(CO)x(H
2O),k
正、k
逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù),x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。k
正-k
逆最大的是溫度
(填“T
1”、“T
2”或“T
3”,下同),v
逆最大的是
。