CO、CO2加氢有利于缓解化石能源消耗,实现“碳中和”,该体系主要涉及以下反应:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)⇌CH2OH(g) ΔH1<0
反应Ⅱ:2CO(g)+4H2(g)⇌C2H5OH(g)+H2O(g) ΔH2<0
反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H5OH(g)+3H2O(g) ΔH3<0
反应Ⅳ:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH4<0
反应Ⅴ:2CH3OH(g)⇌C2H5OH(g)+H2O(g) ΔH5
回答下列问题:
(1)上述反应中,ΔH5=ΔH2-2ΔH1或ΔH3-2ΔH4ΔH2-2ΔH1或ΔH3-2ΔH4(写出一个代数式即可)。
(2)密闭容器中,上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列描述正确的有 CDCD(填标号)。
A.加入催化剂,可提高CO2的平衡转化率
B.降低温度,反应Ⅱ的正反应速率增大,逆反应速率减小
C.增大CO的浓度,反应Ⅲ、Ⅳ的平衡均向左移动
D.恒温恒容充入氩气,反应Ⅰ、Ⅱ的平衡不移动
(3)恒容下,n(CO)=n(CO2)=1mol,并按照不同氢碳比[n(H2)n(CO2)+n(CO)]投料,发生上述反应。图甲表示不同氢碳比时,[CO+CO2]的总平衡转化率随温度变化的关系;图乙表示氢碳比=3时,平衡后体系中C2H5OH、CH3OH的选择性随温度变化的关系。已知:CH3OH的选择性=n(CH3OH)n消耗(CO2)+n消耗(CO)×100%,C2H5OH的选择性=2n(C2H5OH)n消耗(CO2)+n消耗(CO)×100%。

①图甲中x 大于大于3(填“大于”“小于”或“等于”),其原因是 氢碳比越大(或增加氢气的物质的量),该体系加氢反应的平衡向右进行,CO和CO2的平衡转化率均增大,故x大于3氢碳比越大(或增加氢气的物质的量),该体系加氢反应的平衡向右进行,CO和CO2的平衡转化率均增大,故x大于3。
②Q点对应的体系中n(CH3OH)=0.80.8mol;此时,H2转化了4mol,则反应2CH3OH(g)⇌C2H5OH(g)+H2O(g)的平衡常数Kp=0.750.75(Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数,结果保留两位有效数字)。
(4)常温常压下,以Ag为催化剂,在酸性水溶液中将CO2电催化还原为CO的反应历程如图所示:

①据图,CO和CO2相比,CO2CO2(填化学式)更稳定。
②吸附在催化剂表面上的物种用*标注,图中第一步反应为CO2+e-+H+=*COOH,则第二步反应为 *COOH+H++e-=H2O+*CO*COOH+H++e-=H2O+*CO。
n
(
H
2
)
n
(
C
O
2
)
+
n
(
CO
)
n
(
C
H
3
OH
)
n
消耗
(
C
O
2
)
+
n
消耗
(
CO
)
2
n
(
C
2
H
5
OH
)
n
消耗
(
C
O
2
)
+
n
消耗
(
CO
)
【答案】ΔH2-2ΔH1或ΔH3-2ΔH4;CD;大于;氢碳比越大(或增加氢气的物质的量),该体系加氢反应的平衡向右进行,CO和CO2的平衡转化率均增大,故x大于3;0.8;0.75;CO2;*COOH+H++e-=H2O+*CO
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:30引用:2难度:0.4
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