【题目】党的十九大报告中多次提及“绿色环保”“生态文明”,而CO2的有效利用可以缓解温室效应,解决能源短缺问题。中科院大连化学物理研究所的科研人员在新型纳米催化剂Na—Fe3O4和HMCM—22的表面将CO2转化为烷烃,其过程如图。
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上图中CO2转化为CO的反应为:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H =+41kJ/mol
已知:2CO2(g)+6H2(g)= C2H4(g)+ 4H2O(g) △H =-128kJ/mol
(1)图中CO转化为C2H4的热化学方程式是______________________。
(2)Fe3O4是水煤气变换反应的常用催化剂,可经CO、H2还原Fe2O3制得。两次实验结果如表所示:
实验I | 实验II | |
通入气体 | CO、H2 | CO、H2、H2O(g) |
固体产物 | Fe3O4、Fe | Fe3O4 |
结合化学方程式解释H2O(g)的作用______________________。
(3)用稀硫酸作电解质溶液,电解CO2可制取甲醇,装置如图所示,电极a接电源的____________极(填“正”或“负”),生成甲醇的电极反应式是______________________。
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(4)用CO、H2生成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H2,在10L恒容密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和H2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示,200℃时n(H2)随时间的变化如表所示:
t/min | 0 | 1 | 3 | 5 |
n(H2)/mol | 8.0 | 5.4 | 4.0 | 4.0 |
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①△H2______________(填“>”“<”“=”)0。
②写出两条可同时提高反应速率和CO转化率的措施______________________________________。
③下列说法正确的是___________(填字母)。
a.温度越高,该反应的平衡常数越大
b.达平衡后再充人稀有气体,CO的转化率提高
c.容器内气体压强不再变化时,反应达到最大限度
d.图中压强p1<p2
④0~3min内用CH3OH表示的反应速率v(CH3OH)=____________mol·L-1·min-1
⑤200℃时,该反应的平衡常数K=_____________。向上述200℃达到平衡的恒容密闭容器中再加入2molCO、2molH2、2molCH3OH,保持温度不变则化学平衡__________(填“正向”“逆向”或“不”)移动。