《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》

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鲁科版高二化学选择性必修1第2章微项目1.

通过反应的选择以及对反应条件的优化，体会反应的焓变、熵变、化学平衡和速率相关知识的应用价值，形成从物质转化以及反应的方向、限度、快慢等多个角度综合分析、解决工业生产实际问题的基本思路。科学探究与创新意识、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知2.通过本项目的学习,树立绿色化学观念,认识到利用化学反应将无用物质转化为有用物质是解决环境问题的重要途径之一。科学态度与社会责任中央气象台10月2日10时发布寒潮蓝色预警，也是自2010年以来下半年最早发布的寒潮预警。同时，南方的高温天气仍在持续，中央气象台已连续3天发布高温黄色预警。项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果2021年国内外十大天气气候事件评选活动由中国气象局主办，国家气候中心承办，国家气象中心、国家卫星气象中心、中国气象局公共气象服务中心、中国气象局气象宣传与科普中心（中国气象报社）等单位参与。2021年中国十大天气气候事件项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果目前，每年全球排放二氧化碳近400亿吨，其中我国二氧化碳减排任务尤为艰巨，而全球化石能源危机也正在显现。项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果节能减排“增吸”CO2

污染能源

危机新能源项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果作为碳资源利用两大问题科学态度与社会责任项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果世界上大多数国家以天然气为主要原料合成甲醇，在我国则是以煤和重渣油为主要原料合成甲醇。利用工业废气中的CO2合成CH3OH确立项目项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果CH3OH利用工业废气中的CO2合成CH3OH确立项目项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果项目拆解选择化学反应设计化学反应选择反应条件综合优化条件由CO2为碳源，设计生成CH3OH的化学反应。CO2任务1设计化学反应CH3OH项目背景2CO2+4H2O=2CH3OH+3O2CO2+3H2

=CH3OH+H2O项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果科学探究与创新意识对设计出的反应进行可行性分析。任务2选择化学反应ΔH1=-48.97kJ·mol-1ΔS1=-177.16J·mol-1·K-1ΔH2=+676.48kJ·mol-1ΔS2=-43.87J·mol-1·K-1以上为298K，100kPa条件下ΔH、ΔS数据，假设反应焓变和熵变不随温度的改变而变化。.CO2(g)+2H2O(g)

=CH3OH(g)+3/2O2(g)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)

项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果反应可行反应不可行证据推理采取哪个反应合成甲醇更有利?在科研人员调试反应条件的过程中，监测到了除甲醇之外的物质，为什么会出现?.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.17kJ·mol-1ΔS=+42.08J·mol-1·K-1副反应项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果..CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.17kJ·mol-1ΔH=-48.97kJ·mol-1副反应主反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)

项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果实现CO2合成甲醇的工业化生产，要从哪些角度选择反应条件?涉及哪些影响因素?平衡速率工业生产中设备、安全、技术、成本项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果温度浓度压强催化剂温度浓度压强综合优化条件模型认知任务3选择反应条件任务3选择反应条件角度影响因素选择条件平衡

分别从不同角度考虑，需要采用什么条件?速率

温度、浓度、压强低温、增加原料浓度/高压温度、浓度、压强、催化剂高温、增加原料浓度/高压、使用催化剂

项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果变化观念与平衡思想产品产速任务4综合优化条件结合实验参数分析选择条件。项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果证据推理任务4综合优化条件为什么各组数据中CO2的转化率与CH3OH的产率数值不同，前者大于后者？项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果产率为什么升高？产率为什么降低？温度升高：速率加快温度升高：主反应逆向移动促进副反应催化剂活性降低以Cu、CuO为主要活性成分的铜基催化剂，活性温度范围通常为433～543K催化剂的活性和选择性在实际生产中起到非常关键的作用，故温度的选择常根据催化剂的活性范围进行确定。项目背景项目研讨项目评估项目方案项目成果随温度升高，甲醇产率怎样变化？分析变化趋势的原因。项目规划项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果投料比温度压强催化剂n(H2)∶n(CO2)约3:1适当高压520K左右CuO/ZnO/ZrO/MnO反应条件方案以上哪种因素，对产品生产效率的影响程度较大？开发在较低温度下具有优良活性和选择性的催化剂。未来研究的重点在什么方向？项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果德国科学家本亚明·利斯特(BenjaminList)和美国科学家戴维·麦克米伦(DavidW.C.MacMillan)因在“有机小分子不对称催化”方面做出的重要贡献而被授予2021年诺贝尔化学奖。成本努力方向在工业生产中，还需要考虑成本、工艺、安全性等多方面因素。甲醇合成塔实际工业生产问题项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果反应物产品CO2富集装置甲醇-水分离装置副产物CO回收装置产品速率平衡选择化学反应选择反应条件反应的方向元素观设计化学反应ΔH－TΔS实际工业生产中设备、安全、技术、成本等归纳总结设计化学反应解决实际问题的一般思路。温度催化剂浓度压强温度浓度压强守恒观项目背景项目规划项目研讨项目评估项目方案项目成果优化反应条件乙烯、乙醇和二甲醚等化工产品促进主反应抑制副反应学以致用（2020山东.18节选）探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：

回答下列问题：（3）不同压强下，按照n（CO2）：n（H2）=1：3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。（4）为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为

（填标号）。A．低温、高压B．高温、低压C．低温、低压D．高温、高压其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图

（填“甲”或