CH4-CO2重整能获得氢能，同时能高效转化温室气体。
（1）CH4-CO2重整反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CH4（g）+CO2（g）═2CO（g）+2H2（g）ΔH1
反应Ⅱ：H2（g）+CO2（g）═CO（g）+H2O（g）ΔH2=41kJ•mol-1
反应Ⅲ：CH4（g）═C（s）+2H2（g）ΔH2=75kJ•mol-1
1.01×105Pa下，将n起始（CO2）：n起始（CH4）=1：1的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中，平衡时各组分的物质的量分数如图1所示。
①CH4-CO2重整的主反应为 反应Ⅰ反应Ⅰ（填“反应Ⅰ”、“反应Ⅱ”或“反应Ⅲ”），判断的理由是 H2O的物质的量分数非常小H2O的物质的量分数非常小。
②450～750℃时，平衡体系中CH4物质的量分数比CO2略大的原因是 CO和H2的物质的量分数比较大，且比较接近②反应Ⅱ消耗CO2的量大于反应Ⅲ消耗CH4的量CO和H2的物质的量分数比较大，且比较接近②反应Ⅱ消耗CO2的量大于反应Ⅲ消耗CH4的量。
（2）CH4-CO2重整过程中的积碳是反应催化剂失活的主要原因。积碳反应除反应Ⅲ外，还发生反应Ⅳ：2CO（g）═C（s）+CO2（g）ΔH4=-172kJ•mol-1积碳反应能迅速到达平衡状态。CH4-CO2重整反应中1g催化剂上产生的积碳的质量与温度的关系如图2所示。
①ΔH=+247+247kJ•mol-1。
②温度低于700℃时，积碳的质量随温度的升高而增多的原因是 温度低于700℃时，温度升高有利于反应Ⅲ进行，不利于反应Ⅳ，且温度对反应Ⅲ的影响大于对反应Ⅳ的影响温度低于700℃时，温度升高有利于反应Ⅲ进行，不利于反应Ⅳ，且温度对反应Ⅲ的影响大于对反应Ⅳ的影响。
（3）在催化剂a和催化剂b分别作用下，CH4-CO2重整反应相同时间，控制其他条件相同，催化剂表面均产生积碳。对附着积碳的催化剂a和催化剂b在空气中加热以除去积碳（该过程催化剂不发生反应），固体的质量变化如图3所示。则重整反应中能保持较长时间催化活性的是 催化剂b催化剂b（填“催化剂a”或“催化剂b”），判断的理由是 剩余固体的质量与原始固体质量的比值越大，说明催化剂表面的积碳质量越小，催化活性保持时间就越长，催化剂b的剩余固体的质量与原始固体质量的比值大于催化剂a剩余固体的质量与原始固体质量的比值越大，说明催化剂表面的积碳质量越小，催化活性保持时间就越长，催化剂b的剩余固体的质量与原始固体质量的比值大于催化剂a。
【答案】反应Ⅰ；H2O的物质的量分数非常小；CO和H2的物质的量分数比较大，且比较接近②反应Ⅱ消耗CO2的量大于反应Ⅲ消耗CH4的量；+247；温度低于700℃时，温度升高有利于反应Ⅲ进行，不利于反应Ⅳ，且温度对反应Ⅲ的影响大于对反应Ⅳ的影响；催化剂b；剩余固体的质量与原始固体质量的比值越大，说明催化剂表面的积碳质量越小，催化活性保持时间就越长，催化剂b的剩余固体的质量与原始固体质量的比值大于催化剂a
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：36引用：1难度：0.6
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3．现代工业将煤汽化，既可以提高燃料的利用率、减少CO、SO2等的排放，又可以扩大水煤气的用途．甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用水煤气来合成甲醇CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）．
（1）如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．
①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1K2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②以下有关说法正确的是
a.恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡
b.一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡
c.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
d.某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为80%
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②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-bkJ•mol-1③H2O（g）=H2O（1）△H=-ckJ•mol-1
则：CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1）△H=kJ•mol-1
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