如今CO2的綜合應(yīng)用越來越成熟。回答下列問題:
(1)催化加氫合成涉及如下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g)ΔH1;
反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)ΔH2=-42kJ/mol;
反應(yīng)Ⅲ:CO(g)+3H2(g)═CH4(g)+H2O(g)ΔH3=-204kJ/mol。
則反應(yīng)Ⅰ的ΔH1=
-246
-246
kJ?mol-1,該反應(yīng)在 低溫
低溫
(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)下能自發(fā)進(jìn)行。
(2)CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子,科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化,其原理如圖1所示:若生成的乙烯和乙烷的物質(zhì)的量之比為1:1,寫出陽極的電極反應(yīng)式:4CH4-6e-+3O2-=CH3CH3+CH2=CH2+3H2O
4CH4-6e-+3O2-=CH3CH3+CH2=CH2+3H2O
;當(dāng)消耗CH4和CO2的物質(zhì)的量之比為10:9時(shí),則乙烯和乙烷的體積(相同條件下)比為 4:1
4:1
。
(3)CO2與H2可合成CH3OH,涉及的主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)1:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1
反應(yīng)2:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2
起始按=3投料,測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率(X-CO2)和CH3OH的選擇性(S-CH3OH)隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖2所示:
[已知S-CH3OH=×100%]
①p1>
>
p2(填“>”或“<”);
②溫度高于350℃后,壓強(qiáng)p1和p2下,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率幾乎交于一點(diǎn)的原因是 此時(shí)反應(yīng)以反應(yīng)2為主,壓強(qiáng)改變對平衡無影響
此時(shí)反應(yīng)以反應(yīng)2為主,壓強(qiáng)改變對平衡無影響
;
③250℃、壓強(qiáng)p1下,用各物質(zhì)的平衡分壓代替物質(zhì)的量濃度表示反應(yīng)2的平衡常數(shù)Kp=0.0096
0.0096
(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。