催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。学.科网研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO2和H2可发生两个平衡反应,学.科网分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-53.7kJ·mol-1I
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2II
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2,学.科网经过相同反应时间测得如下实验数据:
【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性:转化的CO2中生成甲醛的百分比
已知:①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1
②H2O(l)═H2O(g)ΔH3=44.0kJ·mol-1
请回答(不考虑温度对ΔH的影响):
(1)反应I的平衡常数表达式K=;反应II的ΔH2=kJ·mol-1。
(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有。
A.使用催化剂Cat.1 B.使用催化剂Cat.2 C.降低反应温度
D.投料比不变,增加反应物的额浓度 E.增大CO2和H2的初始投料比
(3)表中实验数据表明,在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响,其原因是。
(4)在右图中分别画出I在无催化剂、有Cat.1和由Cat.2三种情况下“反应过程-能量”示意图。
(5)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在极,该电极反应式是。
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