減少CO2排放并實現(xiàn)CO2的有效轉(zhuǎn)化已成為科研工作者的研究熱點。根據(jù)以下幾種常見的CO2利用方法,回答下列問題:
Ⅰ.利用CH4-CO2干重整反應(yīng)不僅可以對天然氣資源綜合利用,還可以緩解溫室效應(yīng)對環(huán)境的影響。該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來實現(xiàn):
?。瓹H4(g)?C(ads)+2H2(g)
ⅱ.C(ads)+CO2(g)?2CO(g)
上述反應(yīng)中的C(ads)為吸附活性炭,反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。
(1)CH4-CO2干重整的反應(yīng)速率由 反應(yīng)ⅰ反應(yīng)ⅰ決定(填“反應(yīng)ⅰ”或“反應(yīng)ⅱ”),CH4-CO2干重整反應(yīng)的熱化方程式為 CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+(E1-E2+E3)kJ/molCH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+(E1-E2+E3)kJ/mol(用圖中E1、E2、E3表示反應(yīng)熱)。
Ⅱ.以氧化銦(In2O3)作催化劑,采用“CO2催化加氫制甲醇”方法將CO2資源化利用。反應(yīng)歷程如下:
ⅰ.催化劑活化:In2O3(無活性)還原氧化In2O3-x(有活性);
ⅱ.CO2與H2在活化的催化劑表面同時發(fā)生如下反應(yīng):
反應(yīng)①:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1 主反應(yīng)
反應(yīng)②:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2 副反應(yīng)
(2)某溫度下,在恒容密閉反應(yīng)器中,下列能說明反應(yīng)①達(dá)到平衡狀態(tài)的是 BDBD(填標(biāo)號)。
A.v正(H2):v逆(CH3OH)=3:1
B.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
C.混合氣體的密度保持不變
D.CH3OH(g)的分壓保持不變
(3)增大CO2和H2混合氣體的流速,可減少產(chǎn)物中H2O(g)的積累,從而減少催化劑的失活,請用化學(xué)方程式表示催化劑失活的原因:In2O3-x+xH2O═In2O3+xH2In2O3-x+xH2O═In2O3+xH2。
(4)ⅱ中反應(yīng)①、②的lnK(K代表化學(xué)平衡常數(shù))隨1T×103(T代表溫度)的變化如圖所示。
升高溫度,反應(yīng)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K 減小減小(填“增大”“減小”或“不變”)。
(5)恒溫恒壓密閉容器中,加入2molCO2和4molH2,只發(fā)生反應(yīng)①和反應(yīng)②,初始壓強(qiáng)為p0。在230℃以上,升高溫度,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,但甲醇的產(chǎn)率降低,原因是 230℃以上,升高溫度,反應(yīng)①的平衡逆向移動,反應(yīng)②的平衡正向移動,但溫度對反應(yīng)②的平衡影響更大230℃以上,升高溫度,反應(yīng)①的平衡逆向移動,反應(yīng)②的平衡正向移動,但溫度對反應(yīng)②的平衡影響更大。在300℃發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)達(dá)到平衡時,CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,容器體積減小20%,則反應(yīng)②用平衡分壓表示的平衡常數(shù)Kp=0.220.22(保留兩位有效數(shù)字)。
還原
氧化
1
T
【答案】反應(yīng)??;CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+(E1-E2+E3)kJ/mol;BD;In2O3-x+xH2O═In2O3+xH2;減??;230℃以上,升高溫度,反應(yīng)①的平衡逆向移動,反應(yīng)②的平衡正向移動,但溫度對反應(yīng)②的平衡影響更大;0.22
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:52引用:2難度:0.5
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1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
(1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
(2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時,向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強(qiáng)
D.加入合適的催化劑
(4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/30 19:30:2組卷:59引用:6難度:0.6 -
3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
(1)此時A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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