19.甲烷、二氧化碳重整制合成氣CO和H
2,是一種有效實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的關(guān)鍵技術(shù),也是近幾年研究的熱點(diǎn)之一。
回答下列問題:
(1)已知:甲烷、二氧化碳重整工藝的相關(guān)反應(yīng)如下:
①H
2(g)+CO
2(g)?H
2O(g)+CO(g)△H
1=+41kJ?mol
-1②2CO(g)?CO
2(g)+C(s)△H
2=?172kJ?mol
-1③CH
4(g)?C(s)+2H
2(g)△H
3=+75kJ?mol
-1④CO(g)+H
2(g)?C(s)+H
2O(g)△H
4=?131kJ?mol
-1則甲烷、二氧化碳重整制合成氣的熱化學(xué)方程式為CH
4(g)+CO
2(g)?2CO(g)+2H
2(g)△H=
;為了提高平衡時合成氣的產(chǎn)率,反應(yīng)條件應(yīng)選擇
(填標(biāo)號)。
A.高壓
B.低壓
C.低溫
D.高溫
(2)一定條件下,CH
4分解生成碳的反應(yīng)歷程如圖1所示。該歷程分4步進(jìn)行,其中第
步為放熱反應(yīng),正反應(yīng)活化能最大一步的反應(yīng)方程式為
。
(3)CH
4(g)+CO
2(g)?2CO(g)+2H
2(g),一定條件下CH
4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示(不考慮副反應(yīng)),則T
1
T
2(填“>”或“<”),A、B、C三點(diǎn)處對應(yīng)平衡常數(shù)(K
A、K
B、K
C)的大小關(guān)系為
。
(4)在恒壓p=100 kPa、初始投料
=1的條件下,甲烷、二氧化碳重整制合成氣的過程中各平衡組分的物質(zhì)的量隨溫度的變化如圖3所示。
①隨溫度升高,產(chǎn)率增加,
減小,積碳含量
(填“增大”或“減小”)。
②在630℃時,反應(yīng)CH
4(g)+CO
2(g)?2CO(g)+2H
2(g)的平衡常數(shù)K
p=
kPa
2(K
p是以分壓表示的平衡常數(shù),已知分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。