【题目】研究煤的合理利用及CO2的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题:
I.煤的气化
已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有:
C(s)+H20(g)CO(g)+H2(g) △H=+131kJ/mol
②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H=akJ/mol
查阅资料反应②中相关化学键键能数据如下表:
化学键 | H-H | H—C | H-O | |
E/(kJ/mol) | 1072 | 436 | 414 | 465 |
(1)煤直接甲烷化反应C(s)+2H2(g)CH4(g)的△H为_______kJ/mol,该反应在______(填“髙温”或“低温”)下自发进行。
Ⅱ.合成低碳烯烃
在体积为1 L的密闭容器中,充入1molCO2和2.5molH2,发生反应:
2C02(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H20(g) △H=-128kJ/mol,测得温度对催化剂催化效率和 C02平衡转化率的影响如图所示:
(2)图中低温时,随着温度升高催化剂的催化效率提高,但C02的平衡转化率却反而降低,其原因是__________。
(3)250℃时,该反应的平衡常数K值为__________。
Ⅲ.合成甲醇
在恒温2 L容积不变的密闭容器中,充入lmolC02和3molH2,发生反应:C02(g)+3H2(g)CH30H(g)+H20(g),测得不同时刻反应前后容器内压强变化(p后/p前)如下表:
时间/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
p后/p前 | 0.90 | 0.85 | 0.82 | 0.81 | 0.80 | 0.80 |
(4)反应前1小时内的平均反应速率V(H2)为_________mol/(L·h),该温度下C02的平衡转化率为_________。
IV.电解逆转化制乙醇
(5)科研人员通过反复实验发现:C02可以在酸性水溶液中电解生成乙醇,则生成乙醇的反应发生在_________极(“阴”或“阳”),该电极的反应式为_________。