在“碳達(dá)峰、碳中和”的大背景下,實現(xiàn)CO2的有效轉(zhuǎn)化成為科研工作者的研究熱點,以下是幾種常見的CO2利用方法:
Ⅰ.以In2O3作催化劑,可使CO2在溫和條件下轉(zhuǎn)化為甲醇,反應(yīng)經(jīng)歷如下過程:
?。呋瘎┗罨篒n2O3(無活性)還原氧化In2O3-x(有活性);
ⅱ.CO2與H2在活化的催化劑表面發(fā)生反應(yīng)①:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1,同時也有反應(yīng)②:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH2等副反應(yīng)發(fā)生.
(1)反應(yīng)①中碳原子的雜化方式變化情況為 sp→sp3sp→sp3.
(2)某溫度下,在恒容反應(yīng)器中,能說明反應(yīng)①達(dá)到平衡狀態(tài)的是 BB(填序號).
A.v(H2)=3v(CH3OH)
B.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變
C.混合氣體的密度不變
D.CH3OH(g)和H2O(g)的分壓相等
(3)某溫度下,CO2與H2的混合氣體以不同流速通過恒容反應(yīng)器,氣體流速與CO2轉(zhuǎn)化率、CH3OH選擇性的關(guān)系如圖1.(已知:CH3OH選擇性=生成CH3OH所消耗CO2的物質(zhì)的量發(fā)生轉(zhuǎn)化的CO2的物質(zhì)的量×100%)CH3OH選擇性隨氣體流速增大而升高的原因可能有:
①增大CO2與H2混合氣體流速可增大壓強,平衡正向移動,生成CH3OH消耗CO2物質(zhì)的量增大,導(dǎo)致CH3OH選擇性升高增大CO2與H2混合氣體流速可增大壓強,平衡正向移動,生成CH3OH消耗CO2物質(zhì)的量增大,導(dǎo)致CH3OH選擇性升高.
②氣體流速增大可減少產(chǎn)物中H2O(g)的積累,減少催化劑的失活,從而提高CH3OH選擇性,請用化學(xué)方程式表示催化劑失活的原因:In2O3-x+xH2O=In2O3+xH2In2O3-x+xH2O=In2O3+xH2.
(4)碳酸氫鹽分解可獲得CO2,在T℃時,將足量的某碳酸氫鹽(MHCO3)固體置于真空恒容容器中,存在如下平衡:2MHCO3△M2CO3(s)+H2O(g )+CO2(g).上述反應(yīng)達(dá)平衡時體系的總壓為p0kPa.保持溫度不變,開始時在體系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡時體系中水蒸氣的分壓小于p1kPa,則開始時通入CO2(g)的初始壓強應(yīng)大于 p204p1-p1p204p1-p1.
Ⅱ.一種以甲醇和二氧化碳為原料,利用活性催化電極,電化學(xué)法制備甲酸(甲酸鹽),其工作原理如圖2所示.
(5)①b極為直流電源的 正正極,寫出電解過程中陰極表面發(fā)生的電極反應(yīng)式:CO2+2e-+HCO-3
HCOO-+CO2-3CO2+2e-+HCO-3
HCOO-+CO2-3.
②若有1molH+通過質(zhì)子交換膜時,該裝置內(nèi)生成HCOO-和HCOOH共計 0.750.75mol.
還原
氧化
生成
C
H
3
OH
所消耗
C
O
2
的物質(zhì)的量
發(fā)生轉(zhuǎn)化的
C
O
2
的物質(zhì)的量
×
100
%
△
p
2
0
4
p
1
-
p
1
p
2
0
4
p
1
-
p
1
C
O
2
+
2
e
-
+
HC
O
-
3
HCO
O
-
+
C
O
2
-
3
C
O
2
+
2
e
-
+
HC
O
-
3
HCO
O
-
+
C
O
2
-
3
【答案】sp→sp3;B;增大CO2與H2混合氣體流速可增大壓強,平衡正向移動,生成CH3OH消耗CO2物質(zhì)的量增大,導(dǎo)致CH3OH選擇性升高;In2O3-x+xH2O=In2O3+xH2;;正;
;0.75
p
2
0
4
p
1
-
p
1
C
O
2
+
2
e
-
+
HC
O
-
3
HCO
O
-
+
C
O
2
-
3
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:12引用:2難度:0.5
相似題
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1.CO2的捕集與轉(zhuǎn)化是當(dāng)今科學(xué)研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應(yīng))
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應(yīng))
(1)反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應(yīng)速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應(yīng)速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應(yīng)I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對相關(guān)量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應(yīng)選擇800℃的原因是
(3)在800℃時,=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應(yīng),初始壓強為P,一段時間達(dá)到平衡,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之和與剩余反應(yīng)物的物質(zhì)的量之和相等,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應(yīng):2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時,向2L的恒容反應(yīng)器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)過程中CH4的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示。實驗測得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān),則T溫度時═k逆k正
(5)我國科學(xué)家使用電化學(xué)的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M是電源的
②陽極電極反應(yīng)式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個競爭反應(yīng)化學(xué)方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應(yīng),相同時間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉(zhuǎn)化率=×100%制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量原料總的轉(zhuǎn)化量
下列說法不正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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