2030年前实现碳达峰的承诺,体现了中国的大国风范。甲烷和二氧化碳重整制合成气的研究是实现碳达峰的手段之一。甲烷和二氧化碳重整制合成气的反应为CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)ΔH1。
已知:i.部分化学键键能数据如下表。
化学键 | C-H | C=O | H-H | C≡O |
键能/(kJ⋅mol-1) | 413 | 745 | 436 | 1011 |
副反应Ⅱ:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)ΔH3
(1)①ΔH1=
+248
+248
kJ⋅mol-1,ΔH3=+206.5
+206.5
kJ⋅mol-1。②副反应Ⅱ属于
熵增
熵增
(选填“熵增”或“熵减”)反应。(2)已知甲烷和二氧化碳重整制合成气反应的正反应速率v=kpa(CH4)⋅pb(CO2),k为速率常数。900℃时,其他反应条件不变,只改变p(CO2)或p(CH4)时,正反应速率v的变化如图1所示。

①若CH4和CO2的分压均为p1时,a=
1
1
,b=1
1
。②若CH4和CO2的分压相等,分别为p2和p3两种情况下的正反应速率之比为
p2:p3
p2:p3
。(3)在一定条件下,向某密闭容器中充入一定量的甲烷和二氧化碳,同时发生上述三个反应。反应过程中的CH4平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CH4)值随压强升高而减小的原因为
加压后,主反应逆向移动,副反应Ⅱ也逆向移动,α(CH4)减小
加压后,主反应逆向移动,副反应Ⅱ也逆向移动,α(CH4)减小
;图2中的温度由大到小为 T1>T2>T3
T1>T2>T3
,其判断理由为 主反应和副反应Ⅱ均为吸热反应,温度越高,CH4转化率越高
主反应和副反应Ⅱ均为吸热反应,温度越高,CH4转化率越高
。【答案】+248;+206.5;熵增;1;1;p2:p3;加压后,主反应逆向移动,副反应Ⅱ也逆向移动,α(CH4)减小;T1>T2>T3;主反应和副反应Ⅱ均为吸热反应,温度越高,CH4转化率越高
【解答】
【点评】
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