将CO2转化为高附加值化学品已成为化学研究的重要课题,工业上利用CO2和异丁烷[CH(CH3)3]反应制备汽油添加剂的主要成分异丁烯[CH2═C(CH3)2]。
已知:
反应Ⅰ:CH(CH3)3(g)+CO2(g)⇌CH2=C(CH3)2(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH1=+165.2kJ⋅mol-1
反应Ⅱ:CH(CH3)3(g)⇌CH2=C(CH3)2(g)+H2(g) ΔH2
反应Ⅲ:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2kJ⋅mol-1
回答下列问题:
(1)则反应Ⅱ的ΔH2=+124.0kJ⋅mol-1+124.0kJ⋅mol-1。
(2)向1.0L恒容密闭容器中加入1molCH(CH3)3(g)和1molCO2(g),利用反应Ⅰ制备异丁烯。已知正反应速率可表示为常数v正=k正⋅c[CH(CH3)3]⋅c(CO2),逆反应速率可表示为v逆=k逆⋅c[CH2=C(CH3)2]⋅c(CH2O)⋅c(CO),其中k正、k逆为速率常数。
①图1中能够代表k逆的曲线为 L3L3(填“L1”“L2”“L3”或“L4”)。

②温度为T1时,反应Ⅰ的化学平衡常数K=11,平衡时CH(CH3)3的转化率 >>50%(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)CH4-CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术,反应为CO2(g)+CH4⇌2CO(g)+2H2(g)。在pMPa时,将CO2和CH4按物质的量之比为1:1充入密闭容器中,分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间,测得CO2的转化率与温度的关系如图2所示。
①a点,CO2的转化率相等,原因是 温度较高,催化剂失活温度较高,催化剂失活。
②在pMPa、900℃、ZrO2催化条件下,将CO2、CH4、H2O(g)按物质的量之比为1:1:n充入密闭容器中,CO2的平衡转化率为α,此时平衡常数Kp=p2(CO)p2(H2)p(CO2)p(CH4)p2(CO)p2(H2)p(CO2)p(CH4)(以分压表示,分压=总压×物质的量分数。用含α、n、p的计算表达式表示)。
(4)利用电化学可以将CO2有效转化为甲酸根离子(HCOO-),装置如图3所示。已知:阴极生成的副产物是H2。当阳极生成O2的体积为224mL(标准状况)时,测得阴极区内的c(HCOO-)=0.015mol⋅L-1,则电解效率为 75%75%(忽略电解前后溶液体积的变化。电解效率=一段时间内生成目标产物转移的电子数一段时间内电解池转移的电子总数×100%)。
p
2
(
CO
)
p
2
(
H
2
)
p
(
C
O
2
)
p
(
C
H
4
)
p
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CO
)
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H
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C
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)
p
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C
H
4
)
一段时间内生成目标产物转移的电子数
一段时间内电解池转移的电子总数
【答案】+124.0kJ⋅mol-1;L3;1;>;温度较高,催化剂失活;;75%
p
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CO
)
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C
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【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:36引用:1难度:0.5
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