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CH4—CO2重整技术是实现“碳中和”的一种理想的CO2利用技术,具有广阔的市场前景、经济效应和社会意义。该过程中涉及的反应如下。
主反应:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)ΔH1
副反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.0kJ/mol
回答下列问题:
(1)已知CH4、CO和H2的燃烧热ΔH分别为-890.3kJ/mol、-283.0kJ/mol和-285.8kJ/mol,该催化重整主反应的ΔH1=
+247.3
+247.3
kJ/mol。有利于提高CO2平衡转化率的条件是
B
B
。(填标号)
A.高温高压
B.高温低压
C.低温高压
D.低温低压
(2)在刚性密闭容器中,进料比
n
C
O
2
n
C
H
4
分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。

①甲烷的质量分数随温度变化的关系如图甲所示,曲线c对应的
n
C
O
2
n
C
H
4
=
2.0
2.0

②反应体系中,
n
H
2
n
CO
随温度变化的关系如图乙所示,随着进料比
n
C
O
2
n
C
H
4
的增加,
n
H
2
n
CO
的值
减小
减小
(填“增大”、“不变”或“减小”),其原因是
随着投料比
n
C
O
2
n
C
H
4
的增加,n(CO2)增大,副反应平衡正向移动,导致n(CO)增多,n(H2)减少,
n
H
2
n
CO
减小
随着投料比
n
C
O
2
n
C
H
4
的增加,n(CO2)增大,副反应平衡正向移动,导致n(CO)增多,n(H2)减少,
n
H
2
n
CO
减小

(3)在800℃、101kPa时,按投料比
n
C
O
2
n
C
H
4
=1.0加入刚性密闭容器中,达平衡时甲烷的转化率为90%,二氧化碳的转化率为95%,则副反应的压强平衡常数Kp=
1.06
1.06
。(计算结果保留3位有效数字)
(4)我国科学家设计了一种电解装置如图所示,能将二氧化碳转化成合成气CO和H2,同时获得甘油醛。则催化电极a为
极,催化电极b产生CO的电极反应式为
CO2+H2O+2e-═CO+2OH-(或2CO2+2e-=
CO
2
-
3
+CO)
CO2+H2O+2e-═CO+2OH-(或2CO2+2e-=
CO
2
-
3
+CO)

【答案】+247.3;B;2.0;减小;随着投料比
n
C
O
2
n
C
H
4
的增加,n(CO2)增大,副反应平衡正向移动,导致n(CO)增多,n(H2)减少,
n
H
2
n
CO
减小;1.06;阳;CO2+H2O+2e-═CO+2OH-(或2CO2+2e-=
CO
2
-
3
+CO)
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:86引用:5难度:0.5
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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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    (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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