19.隨著全球氣候問題的日益嚴(yán)重,逐步減少使用和倚靠化石燃料已成為必然趨勢,CO2的綜合利用是解決溫室問題的有效途徑
(1)利用CO2合成二甲醚可實(shí)現(xiàn)碳循環(huán),其過程主要發(fā)生如下反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2=-122.5kJ?mol-1
其中反應(yīng)Ⅱ分以下兩步完成,
反應(yīng)Ⅲ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=-49.5kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅳ:2CH3OH?CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH4
①ΔH4=
。
②某溫度和壓強(qiáng)下1molCO2與足量的H2在一定的條件下發(fā)生上述反應(yīng),已知達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為40%,部分物質(zhì)的物質(zhì)的量如表:
CH3OH |
CO |
H2O |
0.06 mol |
0.02 mol |
0.56 mol |
若反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)容器中CO的分壓p(CO)═0.01MPa(氣體分壓=氣體總壓×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)),則此時(shí)該容器中CO
2的分壓p(CO
2)═
,反應(yīng)Ⅳ的平衡常數(shù)K
p═
(計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù))。
③經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),不同反應(yīng)條件下反應(yīng)相同時(shí)間(未平衡)測得體系中CH
3OH的濃度很低,則可知活化能大小關(guān)系為反應(yīng)Ⅲ
(填“大于”“等于”或“小于”)反應(yīng)Ⅳ。
(2)將CO
2轉(zhuǎn)化為乙醇也可以實(shí)現(xiàn)碳循環(huán),發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
2CO
2(g)+6H
2(g)?C
2H
5OH(g)+3H
2O(g) ΔH<0。實(shí)驗(yàn)測得:v
正═k
正c
2(CO
2)?c
6(H
2),k
逆c(C
2H
5OH)?c
3(H
2O),k
正、k
逆為速率常數(shù),只受溫度影響。該反應(yīng)的lg
,lg
常數(shù)隨溫度的變化的曲線如圖1所示,則
(填m或n)表示lg
隨溫度變化的曲線,判斷的理由為
。
(3)用電解法將CO
2轉(zhuǎn)化為燃料是實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)的另一種途徑,原理如圖2所示。銅電極上產(chǎn)生C
2H
4的電極反應(yīng)式為
,若陰極只產(chǎn)生CO、HCOOH、C
2H
4,且生成速率相同,則相同條件下Pt電極與Cu電極上產(chǎn)生的O
2與HCOOH的物質(zhì)的量之比為
。