【题目】CO2是主要的温室气体,也是一种工业原料。回收利用CO2有利于缓解温室效应带来的环境问题。
(1)我国科学家通过采用一种新型复合催化剂,成功实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油。
已知:2H2 (g)+O2 (g) =2H2O(l) ΔH = -571.6 kJ/mol
2C8H18(l)+25O2(g) =16CO2(g)+18H2O(l) ΔH = -11036 kJ/mol
25℃、101kPa条件下,CO2与H2反应生成辛烷(以C8H18表示)和液态水的热化学方程式是_________。
(2)CO2催化加氢合成乙醇的反应原理是:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) △H =-173.6 kJ/mol图是起始投料不同时,CO2的平衡转化率随温度的变化关系,m为起始时的投料比,即m=。m1、m2、m3投料比从大到小的顺序为_________,理由是_________。
(3)在Cu/ZnO催化剂存在下,将CO2与H2混合可合成甲醇,同时发生以下两个平行反应:
反应Ⅰ CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7 kJ/mol
反应Ⅱ CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ/mol
控制一定的CO2和H2初始投料比,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据(其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比):
实验序号 | T/K | 催化剂 | CO2转化率/% | 甲醇选择性/% |
实验1 | 543 | Cu/ZnO纳米棒 | 12.3 | 42.3 |
实验2 | 543 | Cu/ZnO纳米片 | 10.9 | 72.7 |
实验3 | 553 | Cu/ZnO纳米棒 | 15.3 | 39.1 |
实验4 | 553 | Cu/ZnO纳米片 | 12.0 | 71.6 |
①对比实验1和实验3可发现:同样催化剂条件下,温度升高,CO2转化率升高, 而甲醇的选择性却降低,请解释甲醇选择性降低的可能原因_______________;
②对比实验1和实验 2可发现:在同样温度下,采用Cu/ZnO纳米片使CO2转化率降低, 而甲醇的选择性却提高,请解释甲醇的选择性提高的可能原因____________。
③有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有_______。
a.使用Cu/ZnO纳米棒做催化剂
b.使用Cu/ZnO纳米片做催化剂
c.降低反应温度
d.投料比不变,增加反应物的浓度
e.增大的初始投料比
(4)以纳米二氧化钛膜为工作电极,稀硫酸为电解质溶液,在一定条件下通入CO2,电解,在阴极可制得低密度聚乙烯(简称LDPE)。
①电解时,阴极的电极反应式是_____________。
②工业上生产1.4×104 kg 的LDPE,理论上需要标准状况下______L 的CO2。