题目内容

【题目】CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。

(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法,其过程中主要发生下列反应:

反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH =41.2 kJ·mol1

反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH =﹣122.5 kJ·mol1

在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中:CH3OCH3的选择性=×100%

①温度高于300 ℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是________

②220 ℃时,在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后,测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有________

【答案】反应Ⅰ的ΔH>0,反应Ⅱ的ΔH<0,温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升,使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度 增大压强,使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂

【解析】

(3)①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是:反应Ⅰ的H0,反应Ⅱ的H0,升温反应Ⅰ正向进行,反应Ⅱ逆向进行;
②不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的条件,结合CH3OCH3的选择性=×100%分析,平衡正向进行二甲醚选择性增大。

①温度高于300℃,CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是:反应Ⅰ的H0,反应Ⅱ的H0,温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升,使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降,且上升幅度超过下降幅度;

2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)H=-122.5kJmol-1,结合CH3OCH3的选择性=×100%分析,平衡正向进行二甲醚物质的量增大,二氧化碳物质的量减小,二甲醚选择性增大,不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3选择性的措施有增大压强平衡正向进行,使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂,增大二甲醚的选择性。

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