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溫室氣體CO2轉(zhuǎn)化為甲酸(HCOOH)既具有經(jīng)濟(jì)技術(shù)意義,又具有環(huán)保意義,以CO2為碳源制備HCOOH已成為一碳化學(xué)研究的熱點(diǎn)。
(1)CO2直接加氫法:將n(CO2):n(H2)=1:4的混合氣體充入某密閉容器中,在一定溫度下,同時(shí)發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2。
已知:反應(yīng)1:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH1>0
反應(yīng)2:CO2 (g)+H2 (g)?HCOOH (g)   ΔH2
①ΔH2
 0 (填“>”“<”)。
②在不同溫度、壓強(qiáng)下,測(cè)得相同時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示。0.1MPa時(shí),在600℃之后CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的主要原因是
反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng);600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進(jìn)行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,且相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量
反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng);600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進(jìn)行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,且相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量
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(2)CO2催化加氫法:
用Ir(Ⅲ)-PNP配合物(物質(zhì)3)催化氫化CO2得到HCOO-,其循環(huán)機(jī)理如圖所示。請(qǐng)從化學(xué)鍵的斷裂與形成的角度描述催化氫化CO2生成HCOO-的過(guò)程:
催化劑斷裂Ir-H、二氧化碳斷裂C=O鍵中的π鍵,兩者發(fā)生加成反應(yīng)生成了中間體2,形成了Ir-O和C-H;中間體2斷裂Ir-O鍵和Ir-H,生成了HCOOH,HCOOH與OH-發(fā)生中和反應(yīng)產(chǎn)生HCOO-、H2O
催化劑斷裂Ir-H、二氧化碳斷裂C=O鍵中的π鍵,兩者發(fā)生加成反應(yīng)生成了中間體2,形成了Ir-O和C-H;中間體2斷裂Ir-O鍵和Ir-H,生成了HCOOH,HCOOH與OH-發(fā)生中和反應(yīng)產(chǎn)生HCOO-、H2O
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(3)電解法可將CO2轉(zhuǎn)化為甲酸(HCOOH)或甲酸鹽。某電解裝置如圖所示。
①寫(xiě)出Pt電極上的電極反應(yīng)式:
4
HCO
-
3
-4e-=O2↑+2CO2↑+2H2O
4
HCO
-
3
-4e-=O2↑+2CO2↑+2H2O
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②依據(jù)圖中反應(yīng)歷程數(shù)據(jù),采用上述裝置電解催化CO2,為了減少副產(chǎn)物H2的生成,可采取的措施是
降低電壓,在較小電流作用下進(jìn)行電解
降低電壓,在較小電流作用下進(jìn)行電解
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③依據(jù)圖中反應(yīng)歷程數(shù)據(jù),判斷電解催化CO2生成CO的選擇性
低于
低于
(填“高于”或“低于”)生成HCOOH的選擇性,理由是:
生成生成CO的活化能高,反應(yīng)發(fā)生需要消耗的能量高,反應(yīng)更難進(jìn)行
生成生成CO的活化能高,反應(yīng)發(fā)生需要消耗的能量高,反應(yīng)更難進(jìn)行
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【答案】<;反應(yīng)1的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),反應(yīng)2的正反應(yīng)是放熱反應(yīng);600℃之后,隨著溫度升高,反應(yīng)1正向進(jìn)行的程度增大,反應(yīng)2向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,且相同時(shí)間內(nèi)反應(yīng)1消耗CO2的量大于反應(yīng)2生成CO2的量;催化劑斷裂Ir-H、二氧化碳斷裂C=O鍵中的π鍵,兩者發(fā)生加成反應(yīng)生成了中間體2,形成了Ir-O和C-H;中間體2斷裂Ir-O鍵和Ir-H,生成了HCOOH,HCOOH與OH-發(fā)生中和反應(yīng)產(chǎn)生HCOO-、H2O;4
HCO
-
3
-4e-=O2↑+2CO2↑+2H2O;降低電壓,在較小電流作用下進(jìn)行電解;低于;生成生成CO的活化能高,反應(yīng)發(fā)生需要消耗的能量高,反應(yīng)更難進(jìn)行
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:27引用:1難度:0.5
相似題
  • 1.某溫度下,在2L的密閉容器中,充入4molA和2molB進(jìn)行如下反應(yīng):3A(g)+2B(g)?4C(s)+2D (g)反應(yīng)一段時(shí)間后達(dá)到平衡,測(cè)得生成1.6molC,則下列說(shuō)法正確的是( ?。?/h2>

    發(fā)布:2024/11/17 1:0:1組卷:190引用:7難度:0.7
  • 2.向三個(gè)體積均為3L的恒容絕熱容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,500℃條件下開(kāi)始發(fā)生如下反應(yīng):H2(g)+Br2(g)=2HBr(g)△H<0,測(cè)得達(dá)平衡時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)如表:
    容器
    反應(yīng)物投入量 1molH2、1molBr2 2molHBr 2molH2、2molBr2
    平衡時(shí)正反應(yīng)速率 v1 v2 v3
    平衡常數(shù) K1 K2 K3
    平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量 n1 n2 n3
    反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 α1 α2 α3
    下列說(shuō)法正確的是(  )

    發(fā)布:2024/11/16 16:30:5組卷:35引用:2難度:0.5
  • 3.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(  )

    發(fā)布:2024/11/15 8:0:2組卷:16引用:1難度:0.7
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