二氧化碳有效轉(zhuǎn)化是“碳中和”的重要研究方向,CO2與H2在催化劑條件下可轉(zhuǎn)化為C2H4、CH3OH。回答下列問題:
Ⅰ.轉(zhuǎn)化為C2H4(g)的反應(yīng)方程式為2CO2(g)+6H2(g)?C2H4(g)+4H2O(g)ΔH<0。
(1)在恒壓密閉容器中,起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)發(fā)生反應(yīng),該反應(yīng)在不同的溫度下達(dá)到平衡時,各組分的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖1所示。
①圖中表示CO2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線是
l
l
(填字母)。357℃時可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志為 bc
bc
(填字母)。
a.v正(CO2)=2v逆(H2O)
b.容器中H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變
c.混合氣體的密度保持不變
②A、B、C三點(diǎn)對應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)分別為KA、KB、KC,則三者從大到小的排列順序?yàn)?KB>KA>KC
KB>KA>KC
。
③B點(diǎn)反應(yīng)達(dá)到平衡后,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為 66.7%
66.7%
(計算結(jié)果保留一位小數(shù)),若平衡時總壓為P,則平衡常數(shù)Kp=(列出計算式,以分壓表示,氣體分壓=總壓×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(2)其他條件相同,分別在X、Y兩種催化劑作用下,將2molCO2(g)和6molH2(g)充入體積為1L的密閉容器內(nèi),測得反應(yīng)相同時間時CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖2所示。
使用催化劑X,當(dāng)溫度高于320℃時,CO2的轉(zhuǎn)化率逐漸下降,其原因是 溫度高于320℃時,催化劑X的活性降低,反應(yīng)速率減慢
溫度高于320℃時,催化劑X的活性降低,反應(yīng)速率減慢
。根據(jù)圖象,不能
不能
(填“能”或“不能”)計算280℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù),其理由是 280℃時,在兩種催化劑的作用下,反應(yīng)均未達(dá)到平衡狀態(tài)
280℃時,在兩種催化劑的作用下,反應(yīng)均未達(dá)到平衡狀態(tài)
。
Ⅱ.(3)CO2與H2在催化劑作用下可轉(zhuǎn)化為CH3OH。主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ?mol-1
則CO(g)和H2(g)反應(yīng)生成CH3OH(g)的熱化學(xué)方程式為 CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90kJ?mol-1
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H=-90kJ?mol-1
。