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  • 1. (2022·渭南模拟) 将二氧化碳转化为高附加值碳基燃料可有效减少碳排放。二氧化碳催化加氢制甲醇[CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)]引起了科学界和工业界的极大兴趣。回答下列问题:

    1. (1) 相关的化学键键能数据如表所示。

      化学键

      H—H

      C=O

      H—O

      C—H

      C—O

      E(kJ/mol)

      436

      745

      465

      413

      351

      写出二氧化碳催化加氢制甲醇的热化学方程式

    2. (2) 采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒,成功的实现了高选择性电催化还原CO2制备甲醇,该反应历程如图所示。

      ①该过程容易产生副产物

      ②上述合成甲醇的反应速率较慢,要使反应速率加快,需要降低某步骤的能量变化,写出该基元反应的化学方程式:

    3. (3) Ⅱ.工业中,CO2和H2在催化剂作用下可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。

      反应a:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1

      反应b:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2>0。

      在传统的催化固定反应床(CFBR)中,CO2转化率和甲醇选择性通常都比较低,科学团队发展了一种具有反应分离双功能的分子筛膜催化反应器(MR)用于CO2催化加氢制备甲醇,极大地改善了该问题,原理如图所示。

      保持压强为5MPa,向密闭容器中投入一定量CO2和H2 , 不同反应模式下CO2的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如表所示。

      实验组

      反应模式

      压强/MPa

      温度/℃

      CO2转化率

      CH3OH选择性

      CFBR

      3

      5

      250

      25.6

      61.3

      CFBR

      3

      5

      230

      20.0

      70.0

      CMR

      3

      3

      260

      36.1

      100

      已知CH3OH选择性:转化的CO2中生成CH3OH的百分比。

      CFBR模式时,投料比=3一定温度下发生反应,下列说法能作为反应a达到平衡状态的判据是____(填选项字母)。

      A . 气体压强不再变化 B . CO的体积分数不再变化 C . 气体平均相对分子质量不再变化 D . 不再变化 E . CO2、H2、CH3OH、H2O的物质的量之比为1:3:1:1
    4. (4) 由表中数据可知CMR模式下,CO2的转化率显著提高,结合具体反应分析可能的原因:
    5. (5) 压力平衡常数Kp是指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,平衡分压=p×物质的量分数。根据表中数据计算温度为230℃时,反应a的Kp值为(无需计算,写表达式)。

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