載人航天器是航天員賴以生存的空間,必須給航天員提供基本的生存條件,涉及氧氣再生,二氧化碳清除,水處理等。
(1)國際空間站處理CO
2的一個重要方法是將CO
2還原,發(fā)生薩巴蒂爾反應,方程式如下:
CO
2(g)+4H
2(g)
2H
2O(g)+CH
4(g)
薩巴蒂爾反應生成的水可電解產(chǎn)生氧氣,實現(xiàn)氧再生。
①已知H
2O(g)=H
2O(l)ΔH=-44kJ/mol,H
2的燃燒熱ΔH為286kJ/mol,CH
4的燃燒熱ΔH為-890.6kJ/mol,則薩巴蒂爾反應的ΔH
-165.4kJ/mol
-165.4kJ/mol
。有利于薩巴蒂爾反應的條件是
D
D
。
A.高溫高壓
B.低溫低壓
C.高溫低壓
D.低溫高壓
②在恒容密閉容器中加入CO
2和H
2,其分壓分別20kPa和40kPa,一定條件下發(fā)生薩巴蒂爾反應。某時刻測得H
2O(g)的分壓15kPa,CH
4的反應速率v(CH
4)=1.2×10
-6p(CO
2)p
4(H
2)(kPa?s
-1),則該時刻v(H
2)=
0.6kPa?s-1
0.6kPa?s-1
。
(2)已知薩巴蒂爾反應Ⅰ發(fā)生的同時也會發(fā)生副反應Ⅱ:
反應ⅠCO
2(g)+4H
2(g)
2H
2O(g)+CH
4(g)ΔH
1反應ⅡCO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH
2=+41.2kJ/mol
將CO
2和H
2按體積比1:4混合(n
總=5 mol),勻速通入裝有Ru/TiO
2催化劑的反應容器中發(fā)生反應Ⅰ和反應Ⅱ反應相同時間,CO
2轉化率、CH
4和CO選擇性(選擇性:轉化的CO
2中生成CH
4或CO的百分比)隨溫度變化曲線分別如圖所示。
①a點的正反應速率和逆反應速率的大小關系為v正(a)
>
>
v逆(a)(填“>*“-”或“<“)。
②Ru/TiO
2催化劑在較低溫度主要選擇
反應Ⅰ
反應Ⅰ
(填“反應Ⅰ”或“反應Ⅱ”),試從反應動力學角度分析其原因
催化劑降低反應Ⅰ的活化能,對于反應Ⅱ的活化能影響較小或無影響
催化劑降低反應Ⅰ的活化能,對于反應Ⅱ的活化能影響較小或無影響
。
③350℃~400℃溫度區(qū)間,CO
2轉化率呈現(xiàn)減小的變化趨勢,其可能原因是
AB
AB
。
A.催化劑活性降低
B.平衡常數(shù)變小
C.副反應增多
D.反應活化能增大
④350℃時,反應達到平衡時容器體積為5L,求該溫度下反應Ⅰ的平衡常數(shù)K=
625L2/mol2
625L2/mol2
。