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CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题:
(1)CH4超干重整CO2的催化转化如图1所示:

①已知相关反应的能量变化如图2所示:

过程Ⅰ的热化学方程式为
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJ/mol
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJ/mol

②关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是
cd
cd
(填序号)。
a.实现了含碳物质与含氢物质的分离
b.可表示为CO2+H2═H2O(g)+CO
c.CO未参与反应
d.Fe3O4、CaO为催化剂,降低了反应的ΔH
③其他条件不变,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)进行相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图3所示。

a点所代表的状态
不是
不是
(填“是”或“不是”)平衡状态;b点CH4的转化率高于c点,原因是
b和c都未达平衡,b点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高
b和c都未达平衡,b点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高

(2)在一刚性密闭容器中,CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa,加入Ni/α-Al2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率v(CO)=1.3×10-2•p(CH4)•p(CO2)mol•g-1•s-1,某时刻测得p(CO)=20kPa,则p(CO2)=
15
15
kPa,v(CO)=
1.95
1.95
mol•g-1•s-1
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,则该反应的平衡常数的计算式为Kp=
3
6
2
×
3
6
2
2
×
7
3
6
2
×
3
6
2
2
×
7
(kPa)2(用各物质的分压代替物质的量浓度计算)。
(3)CH4超干重整CO2得到的CO经偶联反应可制得草酸(H2C2O4)。常温下,向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的NaOH溶液,所得溶液中c(H2C2O4)=c(C2O42-),则此时溶液的pH=
2.7
2.7
(已知常温下H2C2O4的Ka1=6×10-2,Ka2=6×10-5,lg6=0.8)。

【答案】CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247.4kJ/mol;cd;不是;b和c都未达平衡,b点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高;15;1.95;
3
6
2
×
3
6
2
2
×
7
;2.7
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:15引用:1难度:0.3
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    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
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    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
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    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:163引用:26难度:0.3
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