2030年前實現碳達峰的承諾,體現了中國的大國風范。甲烷和二氧化碳重整制合成氣的研究是實現碳達峰的手段之一。甲烷和二氧化碳重整制合成氣的反應為CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)ΔH1。
已知:i.部分化學鍵鍵能數據如下表。
化學鍵 | C-H | C=O | H-H | C≡O |
鍵能/(kJ?mol-1) | 413 | 745 | 436 | 1011 |
副反應Ⅱ:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH3
(1)①ΔH1=
+248
+248
kJ?mol-1,ΔH3=+206.5
+206.5
kJ?mol-1。②副反應Ⅱ屬于
熵增
熵增
(選填“熵增”或“熵減”)反應。(2)已知甲烷和二氧化碳重整制合成氣反應的正反應速率v=kpa(CH4)?pb(CO2),k為速率常數。900℃時,其他反應條件不變,只改變p(CO2)或p(CH4)時,正反應速率v的變化如圖1所示。
①若CH4和CO2的分壓均為p1時,a=
1
1
,b=1
1
。②若CH4和CO2的分壓相等,分別為p2和p3兩種情況下的正反應速率之比為
p2:p3
p2:p3
。(3)在一定條件下,向某密閉容器中充入一定量的甲烷和二氧化碳,同時發(fā)生上述三個反應。反應過程中的CH4平衡轉化率(α)與溫度和壓強的關系如圖2所示。α(CH4)值隨壓強升高而減小的原因為
加壓后,主反應逆向移動,副反應Ⅱ也逆向移動,α(CH4)減小
加壓后,主反應逆向移動,副反應Ⅱ也逆向移動,α(CH4)減小
;圖2中的溫度由大到小為 T1>T2>T3
T1>T2>T3
,其判斷理由為 主反應和副反應Ⅱ均為吸熱反應,溫度越高,CH4轉化率越高
主反應和副反應Ⅱ均為吸熱反應,溫度越高,CH4轉化率越高
。【答案】+248;+206.5;熵增;1;1;p2:p3;加壓后,主反應逆向移動,副反應Ⅱ也逆向移動,α(CH4)減?。籘1>T2>T3;主反應和副反應Ⅱ均為吸熱反應,溫度越高,CH4轉化率越高
【解答】
【點評】
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