我国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的人工合成,关键的一步是利用化学催化剂将高浓度CO2还原成CH3OH。CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中,发生的主要反应如下。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH+H2O(g)ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)ΔH3
回答下列问题:
(1)已知上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数K与温度T的关系为:lnK1=x+AT,lnK2=y+BT,lnK3=z+CT(x、y、z、A、B、C均为常数,A、C均大于零,B小于零)。则反应Ⅰ的活化能Ea(正) <<Ea(逆),ΔH1ΔH3的数值范围是 0~10~1。
(2)反应Ⅰ可能的反应历程如图所示。已知:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量;TS表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒。
则反应历程中决速步骤的反应方程式为 HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+32H2(g)HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+32H2(g)。
(3)在催化剂作用下,将1molCO2和2molH2的混合气体充入一恒容密闭容器中进行反应,达平衡时,CO2的转化率和容器中混合气体的平均相对分子质量随温度变化如图。

①250℃后,随温度升高,平衡时混合气体的平均相对分子质量几乎不变的原因是 当温度高于250℃时,以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ前后气体分子数相等,反应Ⅱ的气体平均相对分子质量几乎不变当温度高于250℃时,以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ前后气体分子数相等,反应Ⅱ的气体平均相对分子质量几乎不变。
②T℃时,反应的初始压强为p0,平衡时甲醇的选择性(生成甲醇消耗的CO2在CO2总消耗量中占比)为 60%60%,反应Ⅰ的平衡常数Kp=10027p2010027p20(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量的分数)。若再向密闭容器中通入CO2和H2O(g),使二者分压均增大0.1p0,则H2的转化率 不变不变(填“增大”“减小”或“不变”)。
A
T
B
T
C
T
Δ
H
1
Δ
H
3
3
2
3
2
100
27
p
2
0
100
27
p
2
0
【答案】<;0~1;HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+H2(g);当温度高于250℃时,以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ前后气体分子数相等,反应Ⅱ的气体平均相对分子质量几乎不变;60%;;不变
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【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:68引用:2难度:0.5
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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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