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一种太空生命保障系统利用电解水供氧,生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷,回收利用CO2解决空间站供氧问题(图1),实现CO2的综合利用,具体分三步:

第1步,把光变成能量,目前采用光伏发电的形式;
第2步,电解水制氢气;
第3步,CO2和H2在催化剂等条件下合成CH4
Ⅰ.反应A为CO2回收利用关键步骤,反应方程式为CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)。
(1)反应中各化学键的键能如表。
化学键 C=O H-H C-H O-H
键能/kJ 750 436 414 462
则生成1mol甲烷
放出
放出
(填吸收或放出)
260
260
kJ热量。
(2)下列说法正确的是
AC
AC
(填字母)。
A.混合气体的平均相对分子质量保持不变时,反应达到平衡状态
B.1molCO2与足量氢气反应,产生1molCH4
C.断裂2molC=O的同时,形成4molH-H,则说明反应已达平衡
D.该条件下充入氮气,压强增大,则反应速率加快,平衡正向移动
(3)一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入2molCO2和8molH2发生上述反应,经5min达到平衡,测得平衡时压强与反应前压强之比为4:5。
①开始反应至5min时CH4的平均反应速率为
0.1
0.1
mol•L-1•min-1
②空间站的反应器内,通常采用反应器前段加热,后段冷却的方法来提高CO2的转化效率,可能的原因是
前端加热,有利于加快反应速率,后端冷却,有利于提高二氧化碳的转化率
前端加热,有利于加快反应速率,后端冷却,有利于提高二氧化碳的转化率

Ⅱ.CO2综合利用还包含生产其他工业产品,某研究团队利用如下反应:2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H4(g)+4H2O(g)生产乙烯。在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[
n
H
2
n
C
O
2
]充入H2(g)和CO2(g),在一定条件下CO2(g)的平衡转化率与温度的关系如图2所示。
(1)氢碳比由大到小的顺序是
①>②>③
①>②>③

(2)已知③中氢碳比=2,若向处于Р点状态的容器中,按2:4:1:4的比例再充入CO2、H2、C2H4、H2O,再次平衡后CO2的转化率
增大
增大
(填增大或减小)。

【答案】放出;260;AC;0.1;前端加热,有利于加快反应速率,后端冷却,有利于提高二氧化碳的转化率;①>②>③;增大
【解答】
【点评】
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发布:2024/8/5 8:0:8组卷:29引用:1难度:0.7
相似题
  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    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
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
  • 3.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),经5min后,测得D的浓度为0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L•min).求:
    (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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