26.我國科學家利用Fe
2Na
3/紅紫素催化劑實現(xiàn)CO
2還原制備CO,利用可見光催化還原CO
2,將CO
2轉化為增值化學原料(HCOOH、HCHO、CH
3OH等),這被認為是一種可持續(xù)的CO
2資源化有效途徑。
(1)已知幾種物質的燃燒熱(ΔH)如表1所示:
物質 |
HCHO(g) |
H2(g) |
燃燒熱(ΔH)/(kJ?mol-1) |
-570.8 |
-285.8 |
已知:H
2O(g)=H
2O(l)ΔH=-44kJ?mol
-1。CO
2(g)+2H
2(g)?HCHO(g)+H
2O(g)ΔH=
kJ?mol
-1(2)在一定溫度下,將1molCO
2(g)和3molH
2(g)通入某恒容密閉容器中,發(fā)生反應CO
2(g)+H
2(g)?HOOH(g),測得不同時刻容器中CO
2的體積分數(shù)[φ(CO
2)]如表2所示。
t/min |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
φ(CO2) |
0.250 |
0.230 |
0.215 |
0.205 |
0.200 |
0.200 |
達到平衡時CO
2的轉化率為
。
(3)將n(CO
2):n(H
2)=1:4的混合氣體充入某密閉容器中,同時發(fā)生反應1和反應2。
反應1:CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g).ΔH
1=+41.2kJ?mol
-1反應2:CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH
2<0。
在不同溫度、壓強下,測得相同時間內CO
2的轉化率如圖1。0.1MPa時,CO
2的轉化率在600℃之后隨溫度升高而增大的主要原因是
。
(4)在一定溫度下,向容積為2L的恒容密閉容器中充入1molCO
2(g)和nmolH
2(g),僅發(fā)生(3)中的反應2。實驗測得CH
3OH的平衡分壓與起始投料比[
]的關系如圖2。
①起始時容器內氣體的總壓強為8pkPa,若10min時反應到達c點,則0~10min內,v(H
2)=
mol?L
-1?min
-1②b點時反應的平衡常數(shù)K
p=
(用含p的表達式表示)(kPa)
-2。(已知:用氣體分壓計算的平衡常數(shù)為K
p,分壓=總壓×物質的量分數(shù))
(5)我國科學家開發(fā)催化劑,以惰性材料為陽極,在酸性條件下電解還原CO
2制備HCHO,其陰極的電極反應式為
。
(6)我國學者探究了BiIn合金催化劑電化學還原CO
2生產HCOOH的催化性能及機理,并通過DFT計算催化劑表面該還原過程的物質的相對能量,如圖3所示(帶“*”表示物質處于吸附態(tài))。試從圖3分析,采用BiIn合金催化劑優(yōu)于單金屬Bi催化劑的原因:
;BiIn合金催化劑優(yōu)于單金屬In催化劑的原因:
。