CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對(duì)溫室氣體的減排具有重要意義。回答下列問題:
(1)CH4-CO2催化重整反應(yīng)為CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)。
已知:C(s)+2H2(g)═CH4(g)△H=-75 kJ?mol-1
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-394 kJ?mol-1
C(s)+O2(g)═CO(g)△H=-111 kJ?mol-1
該催化重整反應(yīng)的△H=
+247
+247
kJ?mol-1.有利于提高CH4平衡轉(zhuǎn)化率的條件是A
A
(填標(biāo)號(hào))。
A.高溫低壓 B.低溫高壓 C.高溫高壓 D.低溫低壓
某溫度下,在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進(jìn)行重整反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是50%,其平衡常數(shù)為mol2?L-2。
(2)反應(yīng)中催化劑活性會(huì)因積碳反應(yīng)而降低,同時(shí)存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:
\ |
積碳反應(yīng) CH4(g)═C(s)+2H2(g) |
消碳反應(yīng) CO2(g)+C(s)═2CO(g) |
△H/kJ?mol-1 |
75 |
172 |
活化劑/kJ?mol-1 |
催化劑X |
33 |
91 |
催化劑Y |
43 |
72 |
①由上表判斷,催化劑X
劣于
劣于
Y(填“優(yōu)于”或“劣于”),理由是
相對(duì)于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小,而消碳反應(yīng)活化能相對(duì)小,消碳反應(yīng)速率大
相對(duì)于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小,而消碳反應(yīng)活化能相對(duì)小,消碳反應(yīng)速率大
。
在反應(yīng)進(jìn)料氣組成、壓強(qiáng)及反應(yīng)時(shí)間相同的情況下,某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。升高溫度時(shí),下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是
AD
AD
(填標(biāo)號(hào))。
A.K
積、K
消均增加 B.v
積減小、v
消增加
C.K
積減小、K
消增加 D.v
消增加的倍數(shù)比v
積增加的倍數(shù)大
②在一定溫度下,測(cè)得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=k?p(CH
4)?[p(CO
2)]
-0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH
4)一定時(shí),不同p(CO
2)下積碳量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖所示,則p
a(CO
2)、p
b(CO
2)、p
c(CO
2)從大到小的順序?yàn)?!--BA-->
pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)
pc(CO2)>pb(CO2)>pa(CO2)
。(3)