直接将CO2转化为有机物是实现碳达峰、碳中和的有效途径,回答下列问题。
(1)利用CO2合成HCHO涉及的主要反应如下:
CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
CH3OH(g)+O2(g)⇌HCHO(g)+H2O2(l)ΔH2
2H2O2(l)=2H2O(g)+O2(g) ΔH3
已知H2的摩尔燃烧焓为ΔH4,水的汽化热为ΔH5(单位质量液态物质变成同温度的气态物质所吸收的热量,单位kJ•g-1,则反应CO2(g)+2H2(g)⇌HCHO(g)+H2O(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2+12ΔH3-ΔH4-18ΔH5ΔH1+ΔH2+12ΔH3-ΔH4-18ΔH5。
(2)某温度下,在容积为VL的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量H2发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。CH3OH(g)的平衡分压与起始投料比n(H2)n(CO2) 的变化关系如图所示,已知b点对应投料比的起始压强为1.5kPa。
①若达到b点所用时间为10min,则0~10min内该反应的平均反应速率为 v(H2)=0.18V0.18Vmol•L-1•min-1。
②Kp(a)=4.5×102kPa-24.5×102kPa-2。b点时,再充入CO2(g)和H2O(g),使两者分压均增大0.02kPa,则此时平衡 正向正向(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。
(3)工业上,CO2催化加氢合成甲醇的生产过程中涉及的反应如下:
主反应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0
副反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH>0
副反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH<0
一定条件下,在VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH的物质的量为mmol,CO的物质的量为nmol,H2的转化率为α。
①此时CH3OCH3(g)的浓度为 3α-3m-n6V3α-3m-n6Vmol•L-1 (用含m、n、α、V的代数式表示,下同),则CH3OH(g)的平衡选择性(生成甲醇的物质的量占转化的CO2的物质的量的百分比)为 3m3α+2n×100%3m3α+2n×100%。
②下列方法一定能提高CH3OH平衡产率的是 CC(填标号)。
A.升高温度
B.选择更高效的催化剂
C.不改变投料比,增大反应物浓度
1
2
1
2
n
(
H
2
)
n
(
C
O
2
)
0
.
18
V
0
.
18
V
3
α
-
3
m
-
n
6
V
3
α
-
3
m
-
n
6
V
3
m
3
α
+
2
n
3
m
3
α
+
2
n
【答案】ΔH1+ΔH2+ΔH3-ΔH4-18ΔH5;;4.5×102kPa-2;正向;;×100%;C
1
2
0
.
18
V
3
α
-
3
m
-
n
6
V
3
m
3
α
+
2
n
【解答】
【点评】
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发布:2024/8/31 3:0:11组卷:27引用:1难度:0.5
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(2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
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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
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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