減少氮的氧化物和碳的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護的重要內(nèi)容之一。合理應用和處理碳、氮及其化合物,在生產(chǎn)生活中有重要意義。(1)對溫室氣體CO2在催化劑存在下用H2還原CO2是解決溫室效應的重要手段之一。
已知:①H2和CH4的燃燒熱分別為285.5kJ/mol和890.0kJ/mol。
②H2O(1)═H2O(g)△H=+44kJ/mol
試寫出H2還原CO2生成CH4和H2O(g)的熱化學方程式
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=-164kJ?mol-1
CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=-164kJ?mol-1
。
(2)CO2在Cu-ZnO催化下,可同時發(fā)生如下的反應Ⅰ、Ⅱ,可作為解決溫室效應及能源短缺的重要手段。Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-57.8kJ/mol
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ/mol
在Cu-ZnO存在的條件下,保持溫度T不變,在一剛性密閉容器中,充入一定量的CO2及H2,起始及達平衡時,容器內(nèi)各氣體物質(zhì)的量如表:
|
CO2 |
H2 |
CH3OH |
CO |
H2O(g) |
總壓/kPa |
起始/mol |
5.0 |
7.0 |
0 |
0 |
0 |
p0 |
平衡/mol |
|
|
n1 |
|
n2 |
p |
若反應Ⅰ、Ⅱ均達平衡時,p
0=1.2p,則表中n
1=
1
1
,此時n
2=3.則反應I的平衡常數(shù)K
p=
(無需帶單位,用含總壓p的式子表示。已知:氣體各組分的分壓p(B),等于總壓乘以其體積分數(shù))。
(3)以二氧化鈦表面覆蓋Cu
2Al
2O
4為催化劑,可以將CO
2和CH
4直接轉化成乙酸,CO
2(g)+CH
4(g)?CH
3COOH
(g)。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示。250~300℃時,乙酸的生成速率降低的主要原因是
溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低
溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低
;300~400℃時,乙酸的生成速率升高的主要原因是
溫度升高,增大活化分子的百分數(shù),化學反應速率加快
溫度升高,增大活化分子的百分數(shù),化學反應速率加快
。
(4)用活性炭還原法可以處理氮氧化物,某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應:C(s)+2NO(g)?N
2(g)+CO
2(g)△H>0在T℃時,反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的量濃度如表:
時間/min |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
c(NO)/mol?L-1 |
1.0 |
0.58 |
0.40 |
0.40 |
0.48 |
0.48 |
c(N2)/mol?L-1 |
0 |
0.21 |
0.30 |
0.30 |
0.36 |
0.36 |
c(CO2)/mol?L-1 |
0 |
0.21 |
0.30 |
0.30 |
0.36 |
0.36 |
30min后,只改變某一條件,根據(jù)表的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是
CD
CD
(填字母)。
A.通入一定量的CO
2B.加入合適的催化劑C.適當縮小容器的體積D.通入一定量的NOE.加入一定量的活性炭F.適當升高溫度