一定條件下,二氧化碳可合成低碳烯烴,緩解溫室效應(yīng)、充分利用碳資源。
(1)已知:①C2H4(g)+2O2(g)═2CO2(g)+2H2(g)△H1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H2
③H2O(l)═H2O(g)△H3
④2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H4
則△H4═
ΔH4═2ΔH2+4ΔH3-ΔH1
ΔH4═2ΔH2+4ΔH3-ΔH1
(用△H1、△H2、△H3表示)。
(2)反應(yīng)④的反應(yīng)溫度、投料比[═x]對(duì)CO2平衡轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示:
①a >
>
3(填“>”“<”或“═”,下同);M、N兩點(diǎn)反應(yīng)的平衡常數(shù)KM>
>
KN。
②300℃,往6L反應(yīng)容器中加入3molH2、1molCO2,反應(yīng)10min達(dá)到平衡。求0到10min氫氣的平均反應(yīng)速率為 0.03mol?L-1?min-1
0.03mol?L-1?min-1
。
(3)中科院蘭州化學(xué)物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氫合成低碳烯烴反應(yīng),所得產(chǎn)物含CH4、C3H6、C4H8等副產(chǎn)物,反應(yīng)過(guò)程如圖:
催化劑中添加Na、K、Cu助劑后(助劑也起催化作用)可改變反應(yīng)的選擇性,在其他條件相同時(shí),添加不同助劑,經(jīng)過(guò)相同時(shí)間后測(cè)得CO2轉(zhuǎn)化率和各產(chǎn)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如表:
助劑 |
CO2轉(zhuǎn)化率(%) |
各產(chǎn)物在所有產(chǎn)物中的占比(%) |
C2H4 |
C3H6 |
其他 |
Na |
42.5 |
35.9 |
39.6 |
24.5 |
K |
27.2 |
75.6 |
22.8 |
1.6 |
Cu |
9.8 |
80.7 |
12.5 |
6.8 |
①欲提高單位時(shí)間內(nèi)乙烯的產(chǎn)量,在Fe
3(CO)
12/ZSM-5中添加
K
K
助劑效果最好。
②下列說(shuō)法正確的是
ac
ac
(填標(biāo)號(hào))。
a.第i步反應(yīng)為CO
2+H
2?CO+H
2O
b.第i步反應(yīng)的活化能低于第ⅱ步
c.催化劑助劑生要在低聚反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)環(huán)節(jié)起作用
d.Fe
3(CO)
12/ZSM-5使CO
2加氫合成低碳烯烴的△H減小
e.添加不同助劑后,反應(yīng)的平衡常數(shù)各不相同
(4)2018年,強(qiáng)堿性電催化還原CO
2制乙烯研究取得突破進(jìn)展,原理如圖所示:
已知PTFE浸泡了飽和KCl溶液,請(qǐng)寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng):
2CO2+12e-+8H2O═C2H4+12OH-
2CO2+12e-+8H2O═C2H4+12OH-
。