2020年中国向世界宣布2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。转化和吸收CO2的研究成为更加迫切的任务。
(1)在催化剂作用下CO2和H2发生反应Ⅰ:CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g)ΔH1。已知298K
时,部分物质的相对能量如下表所示(忽略ΔH随温度的变化)。
物质 | CO2(g) | H2O(l) | H2O(g) | H2(g) | C2H4(g) |
相对能量(kJ•mol-1) | -393 | -286 | -242 | 0 | 52 |
-130
-130
kJ⋅mol-1,该反应能够自发进行的条件是 较低温度
较低温度
(填“较高温度”或“较低温度”)。(2)在恒温恒容条件下,向密闭容器中充入CO2、H2,加入合适催化剂,发生反应Ⅰ,下列情况表明反应Ⅰ达到平衡状态的是
AC
AC
(填序号)。A.C2H4的体积分数保持不变
B.混合气体密度保持不变
C.混合气体的平均摩尔质量保持不变
D.混合气体中C2H4与H2O(g)的分压之比不变
(3)在一体积不变的密闭容器中投入0.4molCO2和1.2molH2,发生反应1,测得CO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示;

①随着温度升高,不同压强下,CO2的平衡转化率接近相等,原因是
随着温度升高,压强对平衡的影响逐渐减小
随着温度升高,压强对平衡的影响逐渐减小
。②若反应平衡时M点(p2对应压强下)密闭容器的体积为2L,请列出计算N点条件下反应Ⅰ的平衡常数的计算式K=
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(4)CO2催化加H2还可能生成其他含碳化合物。研究发现,Fe、Co固体双催化剂的成分对相同时间内CO2转化率和产物选择性有重要作用,部分研究数据如下表所示:
实验编号 | n(Fe):n(CO) | CO2转化率/% | CO选择性/% | CH4选择性/% | C2H4选择性/% | 反应后固体的成分 |
1 | 100:0 | 1.1 | 100 | 0 | 0 | Fe和少量Fe3O4 |
2 | 50:50 | 30.5 | 36.8 | 42.9 | 20.3 | Fe和Co |
3 | 0:100 | 69.2 | 2.7 | 97.1 | 0.2 | Co |
D
D
(填序号)。A.实验1中生成Fe3O4的化学方程式为3Fe+4CO2═Fe3O4+4CO
B.用该方法制备CH4时,最好选用金属Co作催化剂
C.n(Fe):n(Co)对该制备过程影响很大
D.若生成等物质的量的CH4和C2H4,转移的电子数比值为2:1
(5)在一定条件下,选择合适的催化剂使CO2只发生转化为CO的反应;CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH>0。调整CO2和H2初始投料比,测得在一定投料比和一定温度下,该反应CO2的平衡转化率如图所示:
已知:Kx是以物质的量分数表示的化学平衡常数;反应速率v=v正-v逆=k正x(CO2)x(H2)-k逆x(CO)x(H2O),k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数。B、E、F三点反应温度最高的是
F
F
点,计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中,当CO2转化率达到40%时,v
正
v
逆
2.25
2.25
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【答案】-130;较低温度;AC;随着温度升高,压强对平衡的影响逐渐减小;;D;F;2.25
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:41引用:1难度:0.6
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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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B.升高温度
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D.加入合适的催化剂
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