我国对世界郑重承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。而研发二氧化碳的碳捕提和碳利用技术则是关键。通过各国科技工作者的努力,已经开发出许多将CO2回收利用的技术,其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题:
(1)CO2在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇,但若反应温度过高,乙二醇会深度加氢生成乙醇。
(g)+CO2(g)+3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)ΔH=-131.9kJ⋅mol-1
HOCH2CH2OH(g)+H2(g)→C2H5OH(g)+H2O(g)ΔH=-94.8kJ⋅mol-1
获取乙二醇的反应历程可分为如下2步:
Ⅰ.
(g)+CO2(g)→
(g) ΔH=-60.3kJ⋅mol-1
Ⅱ.EC加氢生成乙二醇与甲醇
①步骤Ⅱ的热化学方程式是
(g)+3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)△H=-71.6kJ/mol
(g)+3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)△H=-71.6kJ/mol。
②研究反应温度对EC加氢的影响(反应时间均为4小时),实验数据见下表:


反应温度/℃ | EC转化率/% | 乙二醇产率/% |
160 | 23.8 | 23.2 |
180 | 62.1 | 60.9 |
200 | 99.9 | 94.7 |
220 | 99.9 | 92.4 |
温度越高,反应速率越快,反应相同的时间转化的EC的量越多,故导致EC的转化率越高
温度越高,反应速率越快,反应相同的时间转化的EC的量越多,故导致EC的转化率越高
。温度升高到220℃时,乙二醇的产率反而降低,原因是 温度升高到220℃时,乙二醇深度加氢生成了乙醇,导致EC的转化率保持不变,而乙二醇的产率反而降低
温度升高到220℃时,乙二醇深度加氢生成了乙醇,导致EC的转化率保持不变,而乙二醇的产率反而降低
。(2)多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如C2H4)的金属。如图1所示,电解装置中分别以多晶Cu和Pt为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后KHCO3浓度基本保持不变,温度控制在10℃左右,生成C2H4的电极反应式为
14CO2+12e-+8H2O=C2H4+12
HCO
-
3
14CO2+12e-+8H2O=C2H4+12
HCO
-
3

(3)CO2与H2反应如果用Co/C作为催化剂,可以得到含有少量甲酸的甲醇。为研究催化剂的催化效率,将Co/C催化剂循环使用,相同条件下,随着循环使用次数的增加,甲醇产量如图2所示,试准测甲醇产量变化的原因:
反应产生的甲酸腐蚀催化剂,使催化剂活性降低
反应产生的甲酸腐蚀催化剂,使催化剂活性降低
。(已知Co的性质与Fe相似)【考点】热化学方程式;原电池与电解池的综合.
【答案】
(g)+3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)△H=-71.6kJ/mol;温度越高,反应速率越快,反应相同的时间转化的EC的量越多,故导致EC的转化率越高;温度升高到220℃时,乙二醇深度加氢生成了乙醇,导致EC的转化率保持不变,而乙二醇的产率反而降低;14CO2+12e-+8H2O=C2H4+12 ;反应产生的甲酸腐蚀催化剂,使催化剂活性降低

HCO
-
3
【解答】
【点评】
声明:本试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布。
发布:2024/4/20 14:35:0组卷:28引用:3难度:0.6
相似题
-
1.氢在地球上主要以化合态的形式存在,是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,属于二次能源.工业上生产氢的方式很多,常见的有水电解制氢,煤炭气化制氢,重油及天然气水蒸气催化制氢等.氢气是一种理想的绿色能源,如图1为氢能产生和利用的途径:
(1)图1的四个过程中能量转化形式有
A.2种 B.3种 C.4种 D.4种以上
(2)电解过程要消耗大量的电能,而使用微生物作催化剂在阳光下也能分解水.
2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通电2H2(g)+O2(g)△H2光照催化剂
以上反应的△H1
(3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依据图2能量变化写出氢气燃烧生产液态水的热化学方程式
(4)氢能利用需要选择合适的储氢材料.
①NaBH4是一种重要的储氢载体,能与水反应生成NaBO2,且反应前后B的化合价不变,该反应的化学方程式为
②镧镍合金在一定条件下可吸收氢气生产氢化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)释放出气态氢,根据平衡移动的原理,可改变的条件之一是
③一定条件下,如图3所示装置可实现有机物的电化学储氢,使C7H8转化为C7H14,则电解过程中产生的气体X 为发布:2024/12/17 8:0:2组卷:38引用:1难度:0.5 -
2.肼(N2H4)可作为发射火箭的燃料。已知1g液态肼(N2H4)气体在空气中燃烧生成氮气和水蒸气,放出16.7kJ的热量,该反应的热化学方程式是( )
发布:2024/12/30 3:0:4组卷:121引用:9难度:0.6 -
3.在298K、1.01×105Pa下,将0.5mol CO2通入750mL 1mol•L-1NaOH溶液中充分反应,测得反应放出xkJ的热量。已知在该条件下,1mol CO2通入1L 2mol•L-1NaOH溶液中充分反应放出ykJ的热量,则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是( )
发布:2024/12/30 4:0:1组卷:143引用:5难度:0.7