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※微项目※

探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇

——化学反应选择与反应条件优化

知识铺垫必备知识正误判断工业上如何将CO2合成甲醇???提示:通过化学反应将CO2与氢源(H2或H2O)在催化剂条件下合成甲醇。

知识铺垫必备知识正误判断1.利用焓变和熵变判断化学反应的方向=

知识铺垫必备知识正误判断2.化工生产适宜条件选择的一般原则(1)从化学反应速率角度分析既不能过快,又不能太慢。(2)从化学平衡移动角度分析既要注意外界条件对反应速率和化学平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性。【微思考】有人说压强越大,反应速率越快,而且利用反应CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)合成甲醇转化率大,因此工业生产中常常使用高压,对吗???提示:不对。尽管压强大,对于CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)而言,既有利于加快速率,又有利于提高反应物转化率,但考虑实际情况,压强越大对设备要求越高,生产成本越高,因此工业上往往选择合理的压强。

知识铺垫必备知识正误判断判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)理论上说,甲醇与氧气可设计成燃料电池。()(2)利用CO和H2合成甲醇,其物质的量之比是n(CO)∶n(H2)=1∶2。()(3)利用天然气合成甲醇的反应为CH4(g)+H2O(g)CH4O(g)+H2(g)。()(4)甲醇是21世纪具有竞争力的清洁燃料之一。()(5)ΔH0,ΔS0的反应在低温下可能自发进行。()√√√√√

探究一探究二随堂检测选择合适的化学反应合成甲醇问题探究CO2的大量排放有什么危害?试设想如何将CO2变废为宝????提示:CO2产生“温室效应”将导致南极、北极冰雪融化,海平面上升,病虫害增加,气候反常等,从而使人类生存环境恶化。可以通过化学反应,使CO2和氢气(或水等)在催化剂作用下合成甲醇。

探究一探究二随堂检测深化拓展热力学角度分析合成甲醇反应能否进行从工业废气中合成甲醇,是近年来科学研究的热点。甲醇是重要的化工原料。利用CO2和氢源(H2、H2O)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:根据判据ΔH-TΔS判断反应①低温下能正向自发进行,反应②任何情况下都不能自发进行,反应③在高温下能正向自发进行。

探究一探究二随堂检测素能应用典例1(2019山东青岛二中月考)在一定条件下,利用CO2合成CH3OH的反应为CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1,研究发现,反应过程中会发生副反应为CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)ΔH2,温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法不正确的是()A.ΔH10,ΔH20B.增大压强有利于加快合成反应的速率C.生产过程中,温度越高越有利于提高CH3OH的产率D.选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生

探究一探究二随堂检测答案:C解析:根据图像可以看出,温度越高,CO的产率越高,CH3OH的产率越低,可知ΔH10,ΔH20,A正确,C错误;对于气体反应,增大压强都能加快合成反应的速率,B正确;合适的负催化剂可以减弱副反应的发生,D正确。

探究一探究二随堂检测变式训练1能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景,因此甲醇被称为21世纪最具竞争力的新型清洁燃料之一。工业上用CO生产燃料甲醇,一定条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。如图表示反应中能量的变化。

探究一探究二随堂检测请回答下列问题:(1)在图中,曲线(填“a”或“b”)表示使用了催化剂;该反应属于(填“吸热”或“放热”)反应。?(2)科学家常用量热剂来直接测定某一反应的反应热,现测得:CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-192.9kJ·mol-1,又知H2O(l)===H2O(g)ΔH=+44kJ·mol-1,请写出32g的CH3OH(g)完全燃烧生成CO2(g)和液态水的热化学方程式:。?

探究一探究二随堂检测答案:(1)b放热解析:(1)加入催化剂,可降低反应的活化能,由图像可知曲线b的活化能较低,应加入催化剂;反应物的总能量大于生成物的总能量,所以该反应属于放热反应。

探究一探究二随堂检测选择适宜的反应条件问题探究选择合成甲醇适宜的反应条件时,你会考虑哪些影响因素??????提示:结合反应速率和化学平衡的影响因素,需要考虑温度、浓度、压强、催化剂对反应的影响。总原则既要考