6.二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向,CCUS或许发展成一项重要的新兴产业.利用废气中的 CO2为原料可制取甲醇,在恒容密闭容器中,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g).
(1)对于气相反应,用某组分B平衡时的分压 p(B)代替物质的量浓度 c(B)也可表示平衡常数,记作 KP,则该反应的平衡常数表达式为KP=$\frac{P(CH{\;}_{3}OH)P(H{\;}_{2}O)}{P(C{O}_{2})P(H{\;}_{2}){\;}^{3}}$.
(2)若将等物质的量的CO2和H2混合反应气充入恒温恒容密闭容器中,一定条件下反应达到平衡,下列事实能说明反应已达到平衡状态的是BD.
A.容器内气体密度保持不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变作用下反应相同时间后,CO2
C.该反应的平衡常数保持不变
D.CO2 体积分数保持不变
(3)其他条件相同,该甲醇合成反应在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ) 的转化率随反应温度变化如图1.
①a点所代表的状态不是(填“是”或“不是”)平衡状态;
②c点CO2的转化率高于b点,原因是b、c点都未达到平衡状态,c点温度高,反应速率快,二氧化碳的转化率较大.
(4)科学家用氮化镓材料与铜组装成图2的人工光合系统,利用该装置成功地实现了以 CO2和 H2O合成CH4
①该装置中铜电极是正 极,写出该电极表面的电极反 应式:CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O;
②为提高该人工光合系统的工作效率,可向装置中加入少量硫酸(选填“盐酸”或“硫酸”).
5.2015年5月5日,北京开启“烧烤”模式,气温高达 35℃,臭氧代替 PM2.5 坐上大气 污染物的“头把交椅”.汽车和工业废气中的氮氧化物因经光化学反应可形成臭氧而被列入北京的污染物排放源清单.氮氧化物处理通常有下列途径:
(1)在汽车排气管内安装催化转化器,可将汽车尾气中主要污染物转化为无毒的大气循环物质
①反应 2NO(g)+2CO(g)?2CO2(g)+N2(g)能够自发进行,则该反应的△H<0(填“>”或“<”).
②根据传感器记录某温度下 NO、CO 的反应进程,测量所得数据绘制出图 1.前1S内平均反应速率v(N2)=2.7×10-4mol/(L.s);第 2S时的X值范围25.2<X<30.6.
③在一定温度下,向体积为VL的密闭容器中充入一定量的NO和CO.在t1时刻达到平衡
状态,此时 n(CO)=amol,n(NO)=2amol,n(N2)=bmol.若保持体积不变,再向容器中充 入 n(CO2)=bmol,n(NO)=amol,则此时 v 正=v逆(填“>”、“=”或“<”);
④在t2时刻,将容器迅速压缩到原容积的$\frac{1}{2}$,在其它条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态.请在图2中补充画出t2-t3-t4时段N2物质的量的变化曲线.
(2)烟气中含有的氮氧化物(NOx)可与甲烷在一定条件下反应转化为无害成分,从而消除污染.
已知:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)K1△H=a kJ•mol-1;N2(g)+O2(g)═2NO(g)K2△H=b kJ•mol-1
CH4脱硝的热化学方程式为 CH4(g)+4NO(g)═CO2(g)+2N2(g)+2H2O(l)△H=(a-2b)kJ•mol-1; 平衡常数K=$\frac{{K}_{1}}{{{K}_{2}}^{2}}$(K用 K1、K2表示)
(3)C2H4也可用于烟气脱硝.为研究温度、催化剂中 Cu2+负载量对其NO去除率的影响,控制其他条件一定实验结果如图3所示.为达到最高的NO去除率,应选择的反应温度和Cu2+负载量分别是350℃、负载率3%.
(4)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理.NO2被足量纯碱溶液完全吸收后得到两种钠盐,同时产生CO2.请写出NO2与纯碱反应的化学方程式:Na2CO3+2NO2═NaNO3+NaNO2+CO2
 0  172619  172627  172633  172637  172643  172645  172649  172655  172657  172663  172669  172673  172675  172679  172685  172687  172693  172697  172699  172703  172705  172709  172711  172713  172714  172715  172717  172718  172719  172721  172723  172727  172729  172733  172735  172739  172745  172747  172753  172757  172759  172763  172769  172775  172777  172783  172787  172789  172795  172799  172805  172813  203614 

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