研究CO2與CH4反應(yīng)使之轉(zhuǎn)化為CO和H2,對減緩燃料危機(jī)和減少溫室效應(yīng)具有重要的意義,工業(yè)上CO2與CH4發(fā)生反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H1。
在反應(yīng)過程中還發(fā)生反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)△H2=+41kJ/mol。
(1)已知部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示:
共價(jià)鍵 | C-H | H-H | C=O | |
鍵能/kJ/mol | 413 | 436 | 803 | 1076 |
+234
+234
kJ/mol。反應(yīng)Ⅰ在一定條件下能夠自發(fā)進(jìn)行的原因是 △S>0
△S>0
,該反應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)適宜的溫度和壓強(qiáng)為 B
B
(填標(biāo)號)。A.高溫高壓
B.高溫低壓
C.低溫高壓
D.低溫低壓
(2)工業(yè)上將CH4與CO2按物質(zhì)的量1:1投料制取CO和H2時(shí),CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化關(guān)系如圖所示。
①923K時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于CH4的原因是
CH4與CO2按1:1投料發(fā)生反應(yīng)Ⅰ時(shí)轉(zhuǎn)化率相等,但CO2還發(fā)生反應(yīng)Ⅱ
CH4與CO2按1:1投料發(fā)生反應(yīng)Ⅰ時(shí)轉(zhuǎn)化率相等,但CO2還發(fā)生反應(yīng)Ⅱ
。②計(jì)算923K時(shí)反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)平衡常數(shù)K=
0.39
0.39
(計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。③1200K以上CO2和CH4的平衡轉(zhuǎn)化率趨于相等的原因可能是
1200K以上時(shí)以反應(yīng)Ⅰ為主,二者轉(zhuǎn)化率趨近于相等
1200K以上時(shí)以反應(yīng)Ⅰ為主,二者轉(zhuǎn)化率趨近于相等
。(3)工業(yè)上CH4和CO2反應(yīng)時(shí)通常會摻入O2發(fā)生反應(yīng)Ⅲ:CH4+2O2═CO2+2H2O,摻入O2,可消除反應(yīng)產(chǎn)
生的積碳和減小反應(yīng)器的熱負(fù)荷(單位時(shí)間內(nèi)維持反應(yīng)發(fā)生所需供給的熱量),O2的進(jìn)氣量與反應(yīng)的熱負(fù)
荷的關(guān)系如圖所示。
①隨著O2進(jìn)入量的增加,熱負(fù)荷下降的原因是
反應(yīng)Ⅲ為放熱反應(yīng),給反應(yīng)體系提供能量,使熱負(fù)荷降低
反應(yīng)Ⅲ為放熱反應(yīng),給反應(yīng)體系提供能量,使熱負(fù)荷降低
。②摻入O2可使CH4的平衡轉(zhuǎn)化率
增大
增大
(填“增大”、“減小”或“不變”。下同)。CO2的平衡轉(zhuǎn)化率 減小
減小
。【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計(jì)算;化學(xué)平衡的影響因素.
【答案】+234;△S>0;B;CH4與CO2按1:1投料發(fā)生反應(yīng)Ⅰ時(shí)轉(zhuǎn)化率相等,但CO2還發(fā)生反應(yīng)Ⅱ;0.39;1200K以上時(shí)以反應(yīng)Ⅰ為主,二者轉(zhuǎn)化率趨近于相等;反應(yīng)Ⅲ為放熱反應(yīng),給反應(yīng)體系提供能量,使熱負(fù)荷降低;增大;減小
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:68引用:5難度:0.5
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