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  • 1. (2023·成都模拟) 我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。将CO2转化为清洁能源是实现碳中和最直接有效的方法。

    方法一:H2还原CO2制取CH4.其反应体系中,主要发生反应的热化学方程式有:

    反应I:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=−164.7 kJ∙mol−1

    反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ∙mol−1

    反应III:2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g) ΔH3=−247.1 kJ∙mol−1

    1. (1) 利用上述反应计算CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)的ΔH,已知ΔG=ΔH−TΔS,忽略ΔH、ΔS随温度的变化,若ΔG<0反应自发,则该反应一般在(填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
    2. (2) 向恒压、密闭容器中通入1molCO2和4molH2 , 平衡时体系内CH4、CO、CO2的物质的量(n)与温度(T)的变化关互系如图所示。

      ①结合上述反应,解释图中CO2的物质的量随温度的升高先增大后减小的原因:

      ②一定条件下,经tmin平衡后,n(CO)=0.15mol,n(CO2)=0.25mol,甲烷的选择性(×100%)=

      ③在实际生产中为了提高化学反应速率和甲烷的选择性,应当

      方法二:H2还原CO2制取CH3OH。反应原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH4

    3. (3) CO2催化加氢制CH3OH的一种反应机理历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用“*”标注,如“*CO2”表示CO2吸附在催化剂表面,图中*H己省略)

      该反应历程中决速步反应能垒为eV,为避免产生副产物,工艺生产的温度应适当(填“升高”或“降低”)。

    4. (4) 已知速率方程υ=k·c(CO2)·c3(H2),υ=k·c(CH3OH)·c(H2O),k、k是速率常数,只受温度(T)影响。如图表示速率常数的对数lgk与温度的倒数之间的关系,则ΔH40(填“>”“<”或“=”)。

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