以CO2和H2O為原料可以制得淀粉,實(shí)現(xiàn)“喝西北風(fēng)”吃飽;CO2與H2O可在不同催化劑和反應(yīng)條件下生成CO和CH3OH等多種化合物,在減少溫室氣體、減少化石能源使用、新能源開發(fā)利用等方面有重要的作用.
(1)單個(gè)CO2分子與H2在催化劑的作用下反應(yīng)歷程如圖甲所示:(吸附在催化劑表面的物質(zhì)用?標(biāo)注,如?CO2表示CO2吸附在催化劑表面;圖中Ts表示過(guò)渡態(tài)分子).
反應(yīng)歷程中活化能(能壘)最小的化學(xué)方程式為
?CO+?OH+?H=CO(g)+H2O(g)
?CO+?OH+?H=CO(g)+H2O(g)
,CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=-2.05NA
-2.05NA
eV/mol
(2)CO2與H2在某催化劑的作用下反應(yīng)如圖乙所示:
化學(xué)鍵 |
|
|
|
|
|
鍵能(kJ/mol) |
436 |
326 |
803 |
464 |
414 |
寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-46kJ/mol
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-46kJ/mol
,體系達(dá)到平衡后,若要使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),可以改變的條件是
降低溫度、增加壓強(qiáng)等
降低溫度、增加壓強(qiáng)等
(任寫一種).
(3)在相同的恒容容器中,10min內(nèi)三種不同的催化劑對(duì)CO
2與H
2反應(yīng)的影響如圖丙所示:
①下列說(shuō)法正確的是
bc
bc
.
a.使用催化劑Ⅰ,反應(yīng)轉(zhuǎn)化率最高
b.由圖得出此反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)
c.最佳催化劑是催化劑Ⅰ
d.a、b、c三點(diǎn)的速率大小關(guān)系一定為:V
a(CO
2)>V
b(CO
2)>V
c(CO
2)
②若此反應(yīng)起始投料為5molCO
2和15molH
2,在10L恒容密閉容器中進(jìn)行,且反應(yīng)時(shí)間足夠長(zhǎng),得到如圖關(guān)系式,則T
3溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
(用分?jǐn)?shù)形式表示),在催化劑Ⅰ作用下,從起始到a點(diǎn)H
2的平均反應(yīng)速率為
0.12mol?L-1?min-1
0.12mol?L-1?min-1
.