解题方法
1 . 碳达峰、碳中和是现在需要继续完成的环保任务,CO2的综合利用成为热点研究对象,CO2作为碳源加氢是再生能源的有效方法,CO2加氢可以合成甲醇,0lah 提出“甲醇经济”概念,认为甲醇会在不久的将来扮演不可或缺的角色,通过CO2加氢生产甲醇是有希望的可再生路线之一,该过程主要发生如下反应:
反应Ⅰ: CO2 (g)+ H2(g) CO(g) +H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-41.1KJ·mol-1
(1)①相关键能如下表,则ΔH1=_______ ,该反应的活化能Ea(正)_______ Ea(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。
②若K1、K2分别表示反应Ⅰ、反应Ⅱ的平衡常数。则CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) 的平衡常数K=_______ (用含K1、K2的代数式表示)。
(2)据文献报道,Cu基纳米材料作为高性能催化剂可将CO2电还原为高能量密度的CH3OH,不同催化剂对生成CH3OH的法拉第效率与电极电势的变化如图1所示(已知法拉第效率是指实际生成物和理论生成物的百分比),为了保证生成甲醇的法拉第效率,最合适的电势及最佳催化剂是________ 。
(3)在催化剂作用下,发生上述反应Ⅰ、Ⅱ, 达平衡时CO2的转化率随温度和压强的变化如图2,判断P1、P2、P3的大小关系:_______ ,解释压强一定时,CO2的平衡转化率呈现如图变化的原因:______ 。
(4)某温度下,初始压强为10MPa,向容积为2L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2、3 mol H2发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时CO2的转化率是50%,体系内剩余1 mol H2,反应Ⅱ的Kp=_______ 。
反应Ⅰ: CO2 (g)+ H2(g) CO(g) +H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-41.1KJ·mol-1
(1)①相关键能如下表,则ΔH1=
化学键 | H-H | C≡ O | O-H | C=O |
键能/ (kJ·mol-1) | 436 | 1071 | 464 | 803 |
(2)据文献报道,Cu基纳米材料作为高性能催化剂可将CO2电还原为高能量密度的CH3OH,不同催化剂对生成CH3OH的法拉第效率与电极电势的变化如图1所示(已知法拉第效率是指实际生成物和理论生成物的百分比),为了保证生成甲醇的法拉第效率,最合适的电势及最佳催化剂是
(3)在催化剂作用下,发生上述反应Ⅰ、Ⅱ, 达平衡时CO2的转化率随温度和压强的变化如图2,判断P1、P2、P3的大小关系:
(4)某温度下,初始压强为10MPa,向容积为2L的恒容密闭容器中充入2 mol CO2、3 mol H2发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时CO2的转化率是50%,体系内剩余1 mol H2,反应Ⅱ的Kp=
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