我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。其中二氧化碳转化技术是当前研究热点。
Ⅰ.利用温室气体CO2和CH4制备燃料合成气(CO、H2),计算机模拟单个CO2分子与CH4分子的反应历程如图所示

(1)制备合成气CO、H2总反应的热化学方程为 CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+(E5-E1)NAeV/molCO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+(E5-E1)NAeV/mol。
(2)向密闭容器中充入等体积的CO2和CH4,测得平衡时压强对数lgp(CO2)和lgp(H2)的关系如图所示。(压强的单位为:MPa)
①T1>>T2(填“>”“<”或“=”)。
②温度为T1时,该反应的压强平衡常数Kp=0.01或0.01(MPa)20.01或0.01(MPa)2。
Ⅱ.二氧化碳加氢合成甲醇是化学固碳的一种有效途径,不仅可以有效减少空气中的CO2排放,而且还能制备出甲醇清洁能源。反应如下:①ΔH1=-58kJ•mol-1;CO2和H2还可发生副反应生成CO,反应如下:②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ•mol-1。
(3)在恒温恒容密闭容器中发生反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),下列能说明该反应已达到平衡状态的是 ADAD(填标号)。
A.气体的总压强不再随时间而变化
B.气体的密度不再随时间而变化
C.反应体系的温度保持不变
D.单位时间内断裂CO2中C=O键数目与断裂H2O中O-H键数目相等
(4)使用新型催化剂,将1molCO2和3molH2在一恒容密闭容器中进行反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率:转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度变化如图所示:
①达到平衡时,反应体系内甲醇的产量最高的是 FF(填“D”、“E”、“F”)。
②随着温度的升高,CO2的平衡转化率增大,甲醇的选择率降低,是因为:反应①放热,反应②吸热,随温度升高,反应①逆向移动,反应②正向移动,且反应②正向移动的幅度更大,所以CO2的平衡转化率增大,甲醇的选择率降低反应①放热,反应②吸热,随温度升高,反应①逆向移动,反应②正向移动,且反应②正向移动的幅度更大,所以CO2的平衡转化率增大,甲醇的选择率降低。
Ⅲ.常温下,用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放,而且可得到重要的化工产品Na2CO3。
(5)若某次捕捉后得到pH=10的溶液,则溶液中c(CO2-3):c(HCO-3)=0.470.47[常温下K1(H2CO3)=4.5×10-7、K2(H2CO3)=4.7×10-11]。
(6)现有46.6gBaSO4固体,每次用1L1.8mol/LNa2CO3溶液处理,若使BaSO4中的SO2-4全部转化到溶液中,需要反复处理 33次。[已知:Ksp(BaCO3)=2.5×10-9、Ksp(BaSO4)=1.0×10-10]
CO
2
-
3
HCO
-
3
SO
2
-
4
【答案】CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+(E5-E1)NAeV/mol;>;0.01或0.01(MPa)2;AD;F;反应①放热,反应②吸热,随温度升高,反应①逆向移动,反应②正向移动,且反应②正向移动的幅度更大,所以CO2的平衡转化率增大,甲醇的选择率降低;0.47;3
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:59引用:2难度:0.4
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②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
A.减小C2H2的浓度
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