CO
2和CO可作为工业合成甲醇(CH
3OH)的直接碳源,还可利用CO
2据电化学原理制备塑料,既减少工业生产对乙烯的依赖,又达到减少CO
2排放的目的。
(1)利用CO
2和H
2反应合成甲醇的原理为:CO
2(g)+3H
2(g)

CH
3OH(g)+H
2O(g)。
上述反应常用CuO和ZnO的混合物作催化剂。相同的温度和时间段内,催化剂中CuO的质量分数对CO
2的转化率和CH
3OH的产率影响的实验数据如下表所示:
ω(CuO)/%
| 10
| 20
| 30
| 4b
| 50
| 60
| 70
| 80
| 90
|
CH3OH的产率
| 25%
| 30%
| 35%
| 45%
| 50%
| 65%
| 55%
| 53%
| 50%
|
CO2的转化率
| 10%
| 13%
| 15%
| 20%
| 35%
| 45%
| 40%
| 35%
| 30%
|
由表可知,CuO的质量分数为________催化效果最佳。
(2)利用CO和H
2在一定条件下可合成甲醇,发生如下反应:CO(g)+2H
2(g)

CH
3OH(g),其两种反应过程中能量的变化曲线如下图a、b所示,下列说法正确的是(______)

A.上述反应的ΔH=-91kJ·mol-1 |
B.a反应正反应的活化能为510kJ·mol-1 |
C.b过程中第Ⅰ阶段为吸热反应,第Ⅱ阶段为放热反应 |
D.b过程使用催化剂后降低了反应的活化能和ΔH |
E.b过程的反应速率:第Ⅱ阶段>第Ⅰ阶段 |
(3)①在1L的恒定密闭容器中按物质的量之比1︰2充入CO和H
2,测得平衡混合物中CH
3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示,则压强P
2________P
1(填“>”、“<”或“=”);平衡由A点移至C点、D点移至B点,分别可采取的具体措施为________、________;在c点时,CO的转化率为________。
②甲和乙两个恒容密闭容器的体积相同,向甲中加入1molCO和2molH
2,向乙中加入2molCO和4molH
2,测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示,则L、M两点容器内压强:P(M)________2P(L);平衡常数:K(M)________K(L)。(填“>”、“<”或“=”)

(4)以纳米二氧化钛膜为工作电极,稀硫酸为电解质溶液,在一定条件下通入CO
2进行电解,在阴极可制得低密度聚乙烯

(简称LDPE)。
①电解时,阴极的电极反应式是________。
②工业上生产1.4×10
2kg的LDPE,理论上需要标准状况下________L的CO
2。