题目

现代工业的发展导致CO2的大量排放，对环境造成的影响日益严重，通过各国科技工作者的努力，已经开发出许多将CO2回收利用的技术，其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题： （1） 在催化转化法回收利用CO2的过程中，可能涉及以下化学反应： ①CO2(g)+2H2O(l) CH3OH(l)+ O2(g)    ΔH=+727kJ·mol-1    ΔG=+818kJ·mol-1 ②CO2(g)+3H2O(l) CH4(g)+O2(g)    ΔH=+890kJ·mol-1    ΔG=+818kJ·mol-1 ③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l)    ΔH=-131kJ·mol-1    ΔG=-9.35kJ·mol-1 ④CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(l)    ΔH=-253kJ·mol-1    ΔG=-130kJ·mol-1 从化学平衡的角度来看，上述化学反应中反应进行程度最小的是，反应进行程度最大的是。 （2） 反应CO2+4H2 CH4+2H2O称为Sabatier反应，可用于载人航空航天工业。我国化学工作者对该反应的催化剂及催化效率进行了深入的研究。 ①在载人航天器中利用Sabatier反应实现回收CO2 ， 再生O2 ， 其反应过程如图所示，这种方法再生O2的最大缺点是需要不断补充(填化学式)。 ②在1.5MPa，气体流速为20mL·min-1时研究温度对催化剂催化性能的影响，得到CO2的转化率(%)如下： 催化剂 180℃ 200℃ 220℃ 280℃ 300℃ 320℃ 340℃ 360℃ Co4N/Al2O3 8.0 20.3 37.3 74.8 84.4 85.3 86.8 90.1 Co/Al2O3 0.2 0.7 2.0 22.4 37.6 48.8 54.9 59.8 分析上表数据可知：(填化学式)的催化性能更好。 ③调整气体流速，研究其对某催化剂催化效率的影响，得到CO2的转化率(%)如下： 气体流速/mL·min-1 180℃ 200℃ 220℃ 280℃ 300℃ 320℃ 340℃ 360℃ 10 11.0 25.1 49.5 90.2 93.6 97.2 98.0 98.0 30 4.9 11.2 28.9 68.7 72.7 79.8 82.1 84.2 40 0.2 5.2 15.3 61.2 66.2 71.2 76.6 79.0 50 0.2 5.0 10.0 50.0 59.5 61.2 64.1 69.1 分析上表数据可知：相同温度时，随着气体流速增加，CO2的转化率(填“增大”或“减小”)，其可能的原因是。 ④在上述实验条件中，Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是，在1L恒容密闭容器中发生该反应，已知初始反应气体中V(H2)：V(CO2)=4：1，估算该温度下的平衡常数为(列出计算表达式)。 （3） 通过改变催化剂可以改变CO2与H2反应催化转化的产物，如利用Co/C作为催化剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。为了研究催化剂的稳定性，将Co/C催化剂循环使用，相同条件下，随着循环使用次数的增加，甲醇的产量如图所示，试推测甲醇产量变化的原因。(已知Co的性质与Fe相似) 答案： 【1】②【2】④ 【1】H2【2】Co4N/Al2O3【3】减小【4】气体流速加快，导致反应物与催化剂接触时间不够【5】360℃【6】(0.98×2)2×0.98(0.02×4)4×0.02 【1】反应产生的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低

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