20.利用天然氣制氫稱為“藍(lán)氫”。化學(xué)原理如下:
Ⅰ.CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247.3kJ?mol-1
Ⅱ.CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH2=+206.1kJ?mol-1
Ⅲ.CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)ΔH3
(1)ΔH3=
kJ?mol-1。
(2)一定溫度下,向某恒容密閉容器中充入1molCH4(g)和2molH2O(g),若僅發(fā)生反應(yīng)Ⅱ和Ⅲ,下列說(shuō)法正確的是
(填字母)。
A.充入惰性氣體,反應(yīng)Ⅱ平衡向右移動(dòng)
B.平衡后升高溫度,反應(yīng)速率增大
C.平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)可能大于80%
(3)為了探究濃度對(duì)平衡的影響,某研究小組設(shè)計(jì)選擇性膜反應(yīng)器(如圖所示)。
已知:僅發(fā)生反應(yīng)Ⅰ且在反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行,膜可以對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行選擇性釋放。反應(yīng)區(qū)內(nèi)通過(guò)控制使壓強(qiáng)恒定為100kPa。反應(yīng)開始時(shí),投料均為1molCH4(g)和1molCO2(g)。膜反應(yīng)器1中0~80s內(nèi)H2的平均滲透速率為5.0×10-3mol?s-1。膜反應(yīng)器2中H2的平均滲透速率不小于膜反應(yīng)器1。反應(yīng)區(qū)內(nèi)的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表(溫度相同且保持不變)。請(qǐng)?zhí)顚懴卤碇锌崭瘢?br />
反應(yīng)器示意圖 |
無(wú)膜反應(yīng)器 |
膜反應(yīng)器1 |
膜反應(yīng)器2 |
|
|
物質(zhì) |
CO2 |
H2 |
|
80s達(dá)平衡后的物質(zhì)的量/mol |
0.6 |
② |
CH4平衡轉(zhuǎn)化率/% |
①α1= % |
|
③α2 α3(填“>”“<”或“=”) |
(4)一定條件下,向VL恒容密閉容器中通入2molCH
4(g)、1molCO
2(g)、1molH
2O(g)發(fā)生上述反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,達(dá)到平衡時(shí),容器中CH
4(g)為amol,CO
2(g)為bmol,H
2O(g)為cmol。此溫度下,反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K
p=
(用含a、b的代數(shù)式表示,K
p為用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。