CO2資源化:CO2和H2在合成甲烷的同時(shí),也有副反應(yīng)發(fā)生。
反應(yīng)1:CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-164kJ?mol-1
反應(yīng)2:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ?mol-1
Ⅰ.目前,工業(yè)上在兩種不同催化劑條件下反應(yīng)相同時(shí)間,測得CO2轉(zhuǎn)化率和生成CH4選擇性隨溫度變化的影響如圖所示。
(1)對比上述兩種催化劑的催化性能,工業(yè)上應(yīng)選擇的催化劑是 Ni-CeO2Ni-CeO2。
(2)高于320℃后,以Ni-CeO2為催化劑,CO2轉(zhuǎn)化率略有下降,而以Ni為催化劑,CO2轉(zhuǎn)化率卻仍在上升,其原因是 由圖象可知,高于320℃后,以Ni為催化劑,甲烷選擇性隨溫度升高而升高,說明作為放熱反應(yīng)的反應(yīng)1還在繼續(xù)向生成甲烷的反應(yīng)方向進(jìn)行;同時(shí),溫度升高更有利于作為吸熱反應(yīng)的反應(yīng)2正反應(yīng)的進(jìn)行,在催化劑的活性保持的溫度范圍內(nèi),溫度升高反應(yīng)速率也在加快由圖象可知,高于320℃后,以Ni為催化劑,甲烷選擇性隨溫度升高而升高,說明作為放熱反應(yīng)的反應(yīng)1還在繼續(xù)向生成甲烷的反應(yīng)方向進(jìn)行;同時(shí),溫度升高更有利于作為吸熱反應(yīng)的反應(yīng)2正反應(yīng)的進(jìn)行,在催化劑的活性保持的溫度范圍內(nèi),溫度升高反應(yīng)速率也在加快。
Ⅱ.我國科學(xué)家最近合成多孔殼核催化劑實(shí)現(xiàn)CO2氫化制備CH4。
(1)一定溫度下,在某剛性恒容密閉容器中充入1molCO2(g)和5molH2(g)僅發(fā)生上述反應(yīng)1和反應(yīng)2,達(dá)到平衡時(shí)測得CO為0.2mol,H2O(g)為1mol。
①下列說法正確的是 acac(填字母)。
a.氣體平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間變化時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)
b.平衡時(shí)CH4體積分?jǐn)?shù)大于25%
c.加入高效催化劑,降低反應(yīng)活化能,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間
d.平衡后充入稀有氣體,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大
②體系中 放出放出(填“吸收”或“放出”)熱量 57.3657.36kJ。
(2)研究表明CO2與CH4在催化劑存在下可發(fā)生反應(yīng)制得合成氣:CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)。此反應(yīng)的活化能Ea(正) >>Ea(逆)(填“>”、“<”),利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是 高溫高溫(填“高溫”或“低溫”)。
【答案】Ni-CeO2;由圖象可知,高于320℃后,以Ni為催化劑,甲烷選擇性隨溫度升高而升高,說明作為放熱反應(yīng)的反應(yīng)1還在繼續(xù)向生成甲烷的反應(yīng)方向進(jìn)行;同時(shí),溫度升高更有利于作為吸熱反應(yīng)的反應(yīng)2正反應(yīng)的進(jìn)行,在催化劑的活性保持的溫度范圍內(nèi),溫度升高反應(yīng)速率也在加快;ac;放出;57.36;>;高溫
【解答】
【點(diǎn)評】
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