(2016•浙江)催化还原CO
2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一,研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,CO
2和H
2可发生两个平行反应,分别生成CH
3OH和CO,反应的热化学方程式如下:
CO
2(g)+3H
2(g)⇌CH
3OH(g)+H
2O(g)△H
1=-53.7kJ•mol
-8 Ⅰ
CO
2(g)+H
2(g)⇌CO(g)+H
2O(g)△H
2 Ⅱ
某实验室控制CO
2和H
2初始投料比为1:2.2,在相同压强下,经过相同反应时间测得如下实验数据:
T(K) | 催化剂 | CO2转化率(%) | 甲醇选择性(%) |
543 | Cat.1 | 12.3 | 42.3 |
543 | Cat.2 | 10.9 | 72.7 |
553 | Cat.1 | 15.3 | 39.1 |
553 | Cat.2 | 12.0 | 71.6 |
[备注]Cat.1:Cu/ZnO纳米棒;Cat.2:Cu/ZnO纳米片;甲醇选择性;转化的CO
2中生成甲醇的百分比
已知:①CO和H
2的标准燃烧热分别为-283.0kJ•mol
-1和-285.8kJ•mol
-1.
②H
2O(1)═H
2O(g)△H
3=44.0kJ•mol
-1请回答(不考虑温度对△H的影响):
(1)反应I的平衡常数表达式K=
;反应Ⅱ的△H
2=
kJ•mol
-1.
(2)有利于提高CO
2转化为CH
3OH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,增加反应物的浓度
E、增大 CO
2和H
2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CO
2转化成CH
3OH的选择性有显著的影响,其原因是
.
(4)在如图中分别画出反应I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程-能量”示意图.
(5)研究证实,CO
2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
.