中国向世界庄严宣布,中国将力争在2030年前实现碳达峰,在2060年前实现碳中和。某科研机构欲利用以下途径减少CO2的排放,并合成清洁燃料CH3OH,相关反应有:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1<0
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2>0
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH3<0
(1)ΔH1=ΔH2+ΔH3ΔH2+ΔH3(用含ΔH2、ΔH3的代数式表示),反应Ⅰ在相对 较低较低(填“较低”或“较高”)温度下容易自发进行。
(2)反应物中的CO2可用NaOH溶液从工业尾气中捕获。常温下,当捕获液中c(H2CO3)=c(CO2-3)时,溶液的pH=8.38.3[已知:常温下,Ka1(H2CO3)=10-6.4、Ka2(H2CO3)=10-10.2]。
(3)向某恒容密闭容器中充入1molCO2和2molH2,只发生上述反应Ⅰ和Ⅱ,在催化剂作用下达到平衡状态时,CO2的转化率随温度的变化如图所示:

①温度在210~270℃时,CO2的平衡转化率随温度的升高而下降,其原因可能为 反应I是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,反应II是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,温度升高对反应I的平衡影响较大反应I是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,反应II是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,温度升高对反应I的平衡影响较大。
②平衡时的浓度关系式:c(CH3OH)c(CO)•c2(H2)(210℃) 大于大于c(CH3OH)c(CO)•c2(H2)(270℃)(填“大于”“小于”或“等于”)。
③一定温度下,反应体系中CO2的平衡转化率为20%,平衡时CH3OH的选择性[甲醇的选择性=平衡体系中n(CH3OH)反应过程中消耗的n(CO2)×100%]为70%,则氢气的平衡转化率α(H2)=24%24%,反应Ⅱ的化学平衡常数K=9.9×10-39.9×10-3(计算结果保留2位有效数字)。
CO
2
-
3
c
(
C
H
3
OH
)
c
(
CO
)
•
c
2
(
H
2
)
c
(
C
H
3
OH
)
c
(
CO
)
•
c
2
(
H
2
)
平衡体系中
n
(
C
H
3
OH
)
反应过程中消耗的
n
(
C
O
2
)
【考点】化学平衡的计算.
【答案】ΔH2+ΔH3;较低;8.3;反应I是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,反应II是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,温度升高对反应I的平衡影响较大;大于;24%;9.9×10-3
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:9引用:1难度:0.4
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