CH4-CO2重整反应[CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)-Q(Q>0)]以两种温室气体为原料生成了合成气,在“碳中和”的时代背景下,该技术受到更为广泛的关注。
完成下列填空:
(1)某温度下,在体积2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,经过2min达到平衡状态时CO2的转化率为50%。此过程中以CH4表示的平均化学反应速率为 0.125mol/(L•min)0.125mol/(L•min)。平衡常数的值为 1313。
达到平衡后,其他条件不变时向容器中充入CO2与CO各1mol,则化学平衡 逆向逆向移动(选填“正向”“逆向”或“不”)。
储能是指通过介质或设备把能量存储起来,在需要时再释放的过程。CH4-CO2重整反应也可用于高温废热的储能。800℃下,研究反应物气体流量、CH4与CO2物质的量比对CH4转化率(α)、储能效率(η)的影响,部分数据如下所示。
1
3
1
3
序号 | 加热温度/℃ | 反应物气体流量/L•min-1 | n(CH4):n(CO2) | α/% | η/% |
ⅰ | 700 | 4 | 2:2 | 49.0 | 42.0 |
ⅱ | 800 | 4 | 2:2 | 79.6 | 52.2 |
ⅲ | 800 | 6 | 3:3 | 64.2 | 61.9 |
ⅳ | 800 | 6 | 2:4 | 81.1 | 41.6 |
(2)解释为何可以用CH4-CO2重整反应进行储能
CH4-CO2重整反应是吸热反应,在生成CO、H2等气体燃料同时也将高温废热转化为化学能,而气体燃料燃烧又能将热能释放出来,从而实现储能
CH4-CO2重整反应是吸热反应,在生成CO、H2等气体燃料同时也将高温废热转化为化学能,而气体燃料燃烧又能将热能释放出来,从而实现储能
。(3)对比实验
ii和iii
ii和iii
(填序号),可得出结论:气体流量越大,CH4转化率 越低
越低
。(4)实验ⅳ中CH4转化率比实验ⅲ高,结合相关数据解释为何储能效率却低的原因(两次实验中设备的加热功率Qi不变)
在1min内,实验iii通入甲烷3L,实际转化3×0.642L=1.926L,而实验iv通入甲烷2L,实际转化2×0.811L=1.622L,因此iii中参与反应的甲烷的量大于iv,通过化学反应吸收的热量Qchem更多,当设备加热功率Qi不变时,储能效率更高
在1min内,实验iii通入甲烷3L,实际转化3×0.642L=1.926L,而实验iv通入甲烷2L,实际转化2×0.811L=1.622L,因此iii中参与反应的甲烷的量大于iv,通过化学反应吸收的热量Qchem更多,当设备加热功率Qi不变时,储能效率更高
。【考点】化学平衡的计算.
【答案】0.125mol/(L•min);;逆向;CH4-CO2重整反应是吸热反应,在生成CO、H2等气体燃料同时也将高温废热转化为化学能,而气体燃料燃烧又能将热能释放出来,从而实现储能;ii和iii;越低;在1min内,实验iii通入甲烷3L,实际转化3×0.642L=1.926L,而实验iv通入甲烷2L,实际转化2×0.811L=1.622L,因此iii中参与反应的甲烷的量大于iv,通过化学反应吸收的热量Qchem更多,当设备加热功率Qi不变时,储能效率更高
1
3
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:17引用:1难度:0.7
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