用CO2制備C2H4,有利于實現(xiàn)“雙碳”目標。主要反應(yīng)為:
I.2CO2(g)+6H2(g)?C2H4(g)+4H2O(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
(1)已知298K時,部分物質(zhì)的相對能量如下表所示(忽略ΔH隨溫度的變化)。
物質(zhì) |
CO2(g) |
H2O(l) |
H2O(g) |
CO(g) |
H2(g) |
C2H4(g) |
相對能量(kJ?mol-1) |
-393 |
-286 |
-242 |
-110 |
0 |
52 |
則ΔH
1=
-130
-130
kJ?mol
-1。
(2)向某剛性容器中,按投料比n(CO
2):n(H
2)=1:3充入CO
2和H
2,在不同催化劑(M、N)下發(fā)生上述反應(yīng)。一段時間后,測得CO
2的轉(zhuǎn)化率,C
2H
4的選擇性(含碳生成物中C
2H
4的百分含量)隨溫度的變化如圖所示。
①由圖可知,
N
N
的催化效果好(填“M”或“N”)。
②500~800K之間,乙烯的選擇性隨溫度變化的原因是
溫度升高催化劑活性降低或者升高溫度更有利于反應(yīng)Ⅱ的進行
溫度升高催化劑活性降低或者升高溫度更有利于反應(yīng)Ⅱ的進行
。
(3)在一定條件下,向密閉容器中充入5.0molCO
2和8.0molH
2,發(fā)生反應(yīng)HO
2(g)+6H
2(g)?C
2H
4(g)+4H
2O(g)。測得相同時間內(nèi),CO
2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示(虛線表示CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化,實線表示CO
2的實時轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。
①由圖可知,達到平衡狀態(tài)的點有
z、w
z、w
(填“x”“y”“z”或“w”),v
逆(x)
<
<
v
逆(z)(填“>“<”或“=”);已知w點體系的壓強為200kPa,則T
0時,該反應(yīng)的標準平衡常數(shù)K
θ=
55.56
55.56
。(保留2位小數(shù),已知:分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分數(shù),對于反應(yīng)dD(g)+eE(g)?gG(g)+hH(g),K
θ=
,其中p
θ=100kPa,P
G、P
H、P
D、P
E為各組分的平衡分壓)
②CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化逐漸減小的原因為
升高溫度平衡逆向移動,CO2轉(zhuǎn)化率降低
升高溫度平衡逆向移動,CO2轉(zhuǎn)化率降低
。