我国科学家利用Fe2Na3/红紫素催化剂实现CO2还原制备CO,利用可见光催化还原CO2,将CO2转化为增值化学原料(HCOOH、HCHO、CH3OH等),这被认为是一种可持续的CO2资源化有效途径。
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)如表1所示:
物质 | HCHO(g) | H2(g) |
燃烧热(ΔH)/(kJ•mol-1) | -570.8 | -285.8 |
+43.2
+43.2
kJ•mol-1(2)在一定温度下,将1molCO2(g)和3molH2(g)通入某恒容密闭容器中,发生反应CO2(g)+H2(g)⇌HOOH(g),测得不同时刻容器中CO2的体积分数[φ(CO2)]如表2所示。
t/min | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
φ(CO2) | 0.250 | 0.230 | 0.215 | 0.205 | 0.200 | 0.200 |
25%
25%
。(3)将n(CO2):n(H2)=1:4的混合气体充入某密闭容器中,同时发生反应1和反应2。
反应1:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g).ΔH1=+41.2kJ•mol-1
反应2:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2<0。
在不同温度、压强下,测得相同时间内CO2的转化率如图1。0.1MPa时,CO2的转化率在600℃之后随温度升高而增大的主要原因是
反应1的正反应是吸热反应,反应2的正反应是放热反应,600℃之后,随着温度升高,反应1正向进行的程度增大,反应2向逆反应方向进行,且相同时间内反应1消耗CO2的量大于反应2生成CO2的量
反应1的正反应是吸热反应,反应2的正反应是放热反应,600℃之后,随着温度升高,反应1正向进行的程度增大,反应2向逆反应方向进行,且相同时间内反应1消耗CO2的量大于反应2生成CO2的量
。
(4)在一定温度下,向容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2(g)和nmolH2(g),仅发生(3)中的反应2。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[
n
(
H
2
)
n
(
C
O
2
)
①起始时容器内气体的总压强为8pkPa,若10min时反应到达c点,则0~10min内,v(H2)=
0.075
0.075
mol•L-1•min-1②b点时反应的平衡常数Kp=
1
27
p
2
1
27
p
2
(5)我国科学家开发催化剂,以惰性材料为阳极,在酸性条件下电解还原CO2制备HCHO,其阴极的电极反应式为
CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O
CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O
。(6)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图3所示(带“*”表示物质处于吸附态)。试从图3分析,采用BiIn合金催化剂优于单金属Bi催化剂的原因:
相对于单金属Bi催化剂,BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附,增强对*OCHO中间体的吸附
相对于单金属Bi催化剂,BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附,增强对*OCHO中间体的吸附
;BiIn合金催化剂优于单金属In催化剂的原因:相对于单金属In催化剂,BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能
相对于单金属In催化剂,BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能
。【考点】化学平衡的计算.
【答案】+43.2;25%;反应1的正反应是吸热反应,反应2的正反应是放热反应,600℃之后,随着温度升高,反应1正向进行的程度增大,反应2向逆反应方向进行,且相同时间内反应1消耗CO2的量大于反应2生成CO2的量;0.075;;CO2+4e-+4H+=HCHO+H2O;相对于单金属Bi催化剂,BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附,增强对*OCHO中间体的吸附;相对于单金属In催化剂,BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能
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p
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【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:33引用:3难度:0.7
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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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