温室气体CO2转化为甲酸(HCOOH)既具有经济技术意义,又具有环保意义,以CO2为碳源制备HCOOH已成为一碳化学研究的热点。
(1)CO2直接加氢法:将n(CO2):n(H2)=1:4的混合气体充入某密闭容器中,在一定温度下,同时发生反应1和反应2。
已知:反应1:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH1>0
反应2:CO2 (g)+H2 (g)⇌HCOOH (g) ΔH2
①ΔH2<< 0 (填“>”“<”)。
②在不同温度、压强下,测得相同时间内CO2的转化率如图所示。0.1MPa时,在600℃之后CO2的转化率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。

(2)CO2催化加氢法:
用Ir(Ⅲ)-PNP配合物(物质3)催化氢化CO2得到HCOO-,其循环机理如图所示。请从化学键的断裂与形成的角度描述催化氢化CO2生成HCOO-的过程:催化剂断裂Ir-H、二氧化碳断裂C=O键中的π键,两者发生加成反应生成了中间体2,形成了Ir-O和C-H;中间体2断裂Ir-O键和Ir-H,生成了HCOOH,HCOOH与OH-发生中和反应产生HCOO-、H2O催化剂断裂Ir-H、二氧化碳断裂C=O键中的π键,两者发生加成反应生成了中间体2,形成了Ir-O和C-H;中间体2断裂Ir-O键和Ir-H,生成了HCOOH,HCOOH与OH-发生中和反应产生HCOO-、H2O。

(3)电解法可将CO2转化为甲酸(HCOOH)或甲酸盐。某电解装置如图所示。
①写出Pt电极上的电极反应式:4HCO-3-4e-=O2↑+2CO2↑+2H2O4HCO-3-4e-=O2↑+2CO2↑+2H2O。

②依据图中反应历程数据,采用上述装置电解催化CO2,为了减少副产物H2的生成,可采取的措施是 降低电压,在较小电流作用下进行电解降低电压,在较小电流作用下进行电解。

③依据图中反应历程数据,判断电解催化CO2生成CO的选择性 低于低于(填“高于”或“低于”)生成HCOOH的选择性,理由是:生成生成CO的活化能高,反应发生需要消耗的能量高,反应更难进行生成生成CO的活化能高,反应发生需要消耗的能量高,反应更难进行。
HCO
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3
HCO
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3
【答案】<;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;催化剂断裂Ir-H、二氧化碳断裂C=O键中的π键,两者发生加成反应生成了中间体2,形成了Ir-O和C-H;中间体2断裂Ir-O键和Ir-H,生成了HCOOH,HCOOH与OH-发生中和反应产生HCOO-、H2O;4-4e-=O2↑+2CO2↑+2H2O;降低电压,在较小电流作用下进行电解;低于;生成生成CO的活化能高,反应发生需要消耗的能量高,反应更难进行
HCO
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3
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:27引用:1难度:0.5
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①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1K2(填“>”、“<”或“=”).
②以下有关说法正确的是
a.恒温、恒容条件下,容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
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则:CH3OH(1)+O2(g)=CO(g)+2H2O(1)△H=
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