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  • 1. (2023高三下·自贡模拟) CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径。其中CO2转换为CH3OH被认为是最可能利用的路径,该路径涉及反应如下:

    反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4kJ/mol

    反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2>0

    请回答下列问题:

    1. (1) 若已知H2和CO的燃烧热,计算反应II的ΔH2 , 还需要的一个只与水有关的物理量为
    2. (2) 在催化剂条件下,反应I的反应机理和相对能量变化如图1(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注,TS为过渡态)。

      完善该反应机理中相关的化学反应方程式:OH*+H2(g)=;以TS3为过渡态的反应,其正反应活化能为eV。

    3. (3) 在恒温恒压下,CO2和H2按体积比1:3分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应,测得相关数据如下表。

      已知:①分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能:

      ②CH3OH的选择性=

      1.8MPa260℃

      CO2平衡转化率

      甲醇的选择性

      达到平衡时间(s)

      普通反应器(A)

      25.0%

      80.0%

      10.0

      分子筛膜催化反应器(B)

      a>25.0%

      100.0%

      8.0

      ①在普通反应器(A)中,下列能作为反应(反应I和反应II)达到平衡状态的判据是(填标号)。

      A.气体压强不再变化     B.气体的密度不再改变。

      C.v(CO2)=3v(H2) D.各物质浓度比不再改变

      ②平衡状态下,反应器(A)中,甲醇的选择性随温度升高而降低,可能的原因是;在反应器(B)中,CO2的平衡转化率明显高于反应器(A),可能的原因是:

      ③若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol,反应I从开始到平衡态的平均反应速率v(CH3OH)=mol/s;反应II的化学平衡常数Kp(II)=(用最简的分数表示);

    4. (4) 近年来,有研究人员用CO2通过电催化生成CH3OH,实现CO2的回收利用,其工作原理如图2所示。请写出Cu电极上的电极反应式:

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