我国在应对气候变化工作中取得显著成效,并向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳
中和”。因此将CO2转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。异丁烯[CH2=C(CH3)2]作为汽油添加剂的主要成分,可利用异丁烷与CO2反应来制备。
反应Ⅰ:CH3CH(CH3)CH3(g)+CO2(g)⇌CH2=C(CH3)2(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH1=+165.2kJ•mol-1
反应Ⅱ:CH3CH(CH3)CH3(g)⇌CH2=C(CH3)2(g)+H2(g)ΔH2
回答下列问题:
(1)已知:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ•mol-1,则△H2=+124kJ/mol+124kJ/mol。
(2)向1.0L恒容密闭容器中加入1molCH3CH(CH3)CH3(g)和1molCO2(g),利用反应I制备异丁烯。已知正反应速率可表示为v正=k正c[CH3CH(CH3)CH3]•c(CO2),逆反应速率可表示为,v逆=k逆c[CH2=C(CH3)2]•c(H2O)•c(CO),其中k正、K逆为速率常数。
①图1中能够代表k逆的曲线为 L3L3(填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。
②温度为T1时,该反应的化学平衡常数K=11,平衡时,CH3CH(CH3)CH3的转化率 >>50%(填“>”、“=”、“<”)。
(3)CH4-CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术,反应为:CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)。在pMPa时,将CO2和CH4按物质的量之比为1:1充入密闭容器中,分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间,测得CO2的转化率与温度的关系如图2所示:

①a点CO2转化率相等的原因是 温度较高,催化剂失活温度较高,催化剂失活。
②在pMPa、900°C、ZrO2催化条件下,将CO2、CH4、H2O按物质的量之比为1:1:n充入密闭容器,CO2的平衡转化率为α,此时平衡常数Kp=16p2α4(2+2α+n)2(1-α)216p2α4(2+2α+n)2(1-α)2(以分压表示,分压=总压×物质的量分数;写出含α、n、p的计算表达式)。
(4)利用电化学可以将CO2有效转化为HCOO-,装置如图3所示。
①在该装置中,左侧Pt电极上的电极反应式:2H2O-4e-=O2↑+4H+2H2O-4e-=O2↑+4H+。
②装置工作时,阴极除有HCOO-生成外,还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是 H2H2,标准状况下,当阳极生成O2的体积为224mL时,测得阴极区内的c(HCOO-)=0.015mol/L,则电解效率 75%75%。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知:电解效率=一段时间内生成目标产物转移电子数一段时间内电解池转移电子总数×100%。
16
p
2
α
4
(
2
+
2
α
+
n
)
2
(
1
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α
)
2
16
p
2
α
4
(
2
+
2
α
+
n
)
2
(
1
-
α
)
2
一段时间内生成目标产物转移电子数
一段时间内电解池转移电子总数
【考点】化学平衡的计算;原电池与电解池的综合.
【答案】+124kJ/mol;L3;1;>;温度较高,催化剂失活;;2H2O-4e-=O2↑+4H+;H2;75%
16
p
2
α
4
(
2
+
2
α
+
n
)
2
(
1
-
α
)
2
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:32引用:2难度:0.5
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发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6 -
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①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
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