Ⅰ.利用溫室氣體CO2和CH4制備燃料合成器,計(jì)算機(jī)模擬單個(gè)二氧化碳分子與甲烷分子的反應(yīng)歷程如圖所示:已知:leV為1電子伏特,表示一個(gè)電子(所帶電量為-1.6×10-19C)經(jīng)過1伏特的電位差加速后所獲得的動(dòng)能。
(1)制備合成氣CO、H2總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+(E5-E1)NAeV/mol
CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+(E5-E1)NAeV/mol
。
(2)向密閉容器,中充入等體積的CO2和CH4,測(cè)得平衡時(shí)壓強(qiáng)對(duì)數(shù)lgp(CO2)和lgp(H2)的關(guān)系如圖所示。(壓強(qiáng)的單位為:MPa)
①T1>
>
T2(填“>”“<”或“=”)。
②溫度為T1時(shí),該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=0.01
0.01
MPa2。
Ⅱ.丙烯是重要的有機(jī)合成原料。由丙烷制備丙烯是近年來研究的熱點(diǎn),主要涉及如下反應(yīng):
反應(yīng)?。?C3H8(g)+O2(g)?2C3H6(g)+2H2O(g)ΔH1=-235kJ/mol
反應(yīng)ii:2C3H8(g)+7O2(g)?6CO(g)+8H2O(g)ΔH2=-2742kJ/mol
(3)在壓強(qiáng)恒定為100kPa條件下,按起始投料n(C3H8):n(O2)=2:1勻速通入反應(yīng)器中,在不同溫度下反應(yīng)相同時(shí)間,測(cè)得丙烷和氧氣的轉(zhuǎn)化率如圖。
①線 L2
L2
(填“L1”或“L2”)表示丙烷的轉(zhuǎn)化率。
②溫度高丁T1K后曲線L2隨溫度升高而降低的原因?yàn)?兩個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng),溫度升高,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),導(dǎo)致丙烷轉(zhuǎn)化率降低
兩個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng),溫度升高,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),導(dǎo)致丙烷轉(zhuǎn)化率降低
。
③當(dāng)溫度高于T2時(shí),L1和L2重合的原因可能是 溫度高于T2時(shí),反應(yīng)ⅱ幾乎不發(fā)生(反應(yīng)ⅱ的平衡常數(shù)幾乎為0)
溫度高于T2時(shí),反應(yīng)ⅱ幾乎不發(fā)生(反應(yīng)ⅱ的平衡常數(shù)幾乎為0)
。
Ⅲ.綜合利用CO2有利于實(shí)現(xiàn)碳中和,在某CO2催化加氫制CH3OH的反應(yīng)體系中,發(fā)生的主要反應(yīng)有:
Ⅰ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH1=+41.1kJ?mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=-90.0kJ?mol-1
Ⅲ.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=-48.9kJ?mol-1
(4)5MPa時(shí),往某密閉容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖所示。
①圖中Y代表 CH3OH
CH3OH
(填化學(xué)式)。
②在圖中畫出反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),隨溫度變化趨勢(shì)圖(只用畫220℃以后) 。【答案】CO
2(g)+CH
4(g)=2CO(g)+2H
2(g)ΔH=+(E
5-E
1)N
AeV/mol;>;0.01;L
2;兩個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng),溫度升高,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),導(dǎo)致丙烷轉(zhuǎn)化率降低;溫度高于T
2時(shí),反應(yīng)ⅱ幾乎不發(fā)生(反應(yīng)ⅱ的平衡常數(shù)幾乎為0);CH
3OH;