3.CO
2是一種溫室氣體,對人類的生存環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響,維持大氣中CO
2的平衡對生態(tài)環(huán)境保護有著重要意義。
Ⅰ.可利用CH
4與CO
2制備合成氣(CO、H
2),在某一剛性密閉容器中CH
4、CO
2的分壓分別為15kPa、20kPa,加入Ni/α-Al
2O
3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應:CH
4(g)+CO
2(g)?2CO(g)+2H
2(g)。
(1)研究表明CO的生成速率ν(CO)=1.28×10
-2p(CH
4)?p(CO
2)(kPa?s
-1),某時刻測得p(H
2)=10kPa,則該時刻v(CH
4)=
kPa?s
-1。
(2)達到平衡后,測得CO的產(chǎn)率為50%,則該反應的平衡常數(shù)K
p=
。
(3)科學家提出制備“合成氣反應歷程分兩步:反應①:CH
4(g)?C(ads)+2H
2(g)(慢反應),反應②:C(ads)+CO
2(g)?2CO(g)(快反應),上述反應中C(ads)為吸附性活性炭,反應歷程的能量變化如圖所示:CH
4與CO
2制備合成氣的熱化學方程式為
,能量變化圖中:E
5+E
1
E
4+E
2(填“>”、“<”或“=”)。
Ⅱ.利用CO
2催化加氫制甲醇,往某密閉容器中按投料比n(H
2):n(CO
2)=3:1充入H
2和CO
2,發(fā)生以下反應:
①CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH
1=-49.4kJ/mol
②CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH
2=+41.2kJ/mol
③CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g)ΔH
3=-90.6kJ/mol
反應達到平衡時,測得各組分的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度變化的曲線如圖所示。
(4)①體系中CO
2的物質(zhì)的量分數(shù)受溫度的影響不大,原因是
。
②如圖X、Y分別代表
、
(填化學式)。