利用CO2、H2用為原料合成CH3OH可有效降低空氣中二氧化碳的含量,其中涉及的主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O (g)△H1<0
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O (g)△H2=+40.9kJ?mol-1
回答下列問(wèn)題:
(1)利用ΔH2計(jì)算ΔH1時(shí),還需要利用 CO(g)+3H2(g)?CH3OH(g)CO(g)+3H2(g)?CH3OH(g)反應(yīng)的ΔH。
(2)使用新型催化劑,將1molCO2和2.44molH2在1L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇率隨溫度的變化趨勢(shì)如圖所示。(甲醇的選擇率:轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
①達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)體系內(nèi)甲醇的產(chǎn)量最高的是 FF(填“D”、“E”或“F”)。
②553K時(shí),反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K=0.003750.00375。
③隨著溫度的升高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增加,甲醇的選擇率降低,其原因?yàn)?當(dāng)溫度升高時(shí)反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng),而反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇性卻降低當(dāng)溫度升高時(shí)反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng),而反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇性卻降低。
(3)研究表明,在電解質(zhì)溶液中,CO2可以被電化學(xué)還原。
①CO2在堿性介質(zhì)中電還原為甲醇的電極反應(yīng)式為 CO2+6e-+5H2O═CH3OH+6OH-CO2+6e-+5H2O═CH3OH+6OH-。
②兩種不同催化劑a、b上,CO2電還原為CO的反應(yīng)進(jìn)程中(H+電還原為H2同時(shí)發(fā)生)相對(duì)能量變化如圖。由此判斷,更易催化CO2電還原為CO的催化劑是 bb(填“a”或“b”),理由是 b催化劑條件下,CO2電還原為CO的活化能小于H+電還原為H2的活化能,更容易催化CO2電還原為COb催化劑條件下,CO2電還原為CO的活化能小于H+電還原為H2的活化能,更容易催化CO2電還原為CO。
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的影響因素;反應(yīng)熱和焓變.
【答案】CO(g)+3H2(g)?CH3OH(g);F;0.00375;當(dāng)溫度升高時(shí)反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng),而反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng)且幅度更大,所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,但甲醇的選擇性卻降低;CO2+6e-+5H2O═CH3OH+6OH-;b;b催化劑條件下,CO2電還原為CO的活化能小于H+電還原為H2的活化能,更容易催化CO2電還原為CO
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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