努力实现碳达峰、碳中和展现了我国积极参与和引领全球气候治理的大国担当。CO2的综合利用是实现碳中和的保证。
Ⅰ.回收利用CO2解决空间站供氧问题,物质转化如图所示:

(1)反应A为CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g),是回收利用CO2的关键步骤。已知:
2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)ΔH=-483.6kJ⋅mol-1
CH4(g)+2O2(g)═2H2O(g)+CO2(g)ΔH=-802.3kJ⋅mol-1
反应A的△H=-164.9-164.9kJ⋅mol-1。
(2)将原料气按n(CO2):n(H2)=1:4置于恒容密闭容器中发生反应A,在相同时间内测得H2O的物质的量分数与温度的变化曲线如图所示(虚线为平衡时的曲线)。

①理论上,能提高CO2平衡转化率的措施有 加压、降温、提高原料气中H2的比例加压、降温、提高原料气中H2的比例(写出两条)。
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,原因是 前段加热,有利于加快反应速率;后段冷却,有利于平衡正向移动,增大CO2的转化率前段加热,有利于加快反应速率;后段冷却,有利于平衡正向移动,增大CO2的转化率。
(3)下列关于空间站内物质和能量变化的说法中,不正确的是 bb(填字母)。
a.反应B的能量变化是电能→化学能或光能→化学能
b.物质转化中O、H原子的利用墨均为100%
c.不用Na2O2作供氧剂的原因可能是Na2O2不易实现循环利用
(4)用CO2(g)+2H2(g)═C(s)+2H2O(g)代替反应A,可实现氢、氧元素完全循环利用,缺点是一段时间后催化剂的催化效果会明显下降,其原因是 生成物碳颗粒附着在催化剂表面影响了催化效果生成物碳颗粒附着在催化剂表面影响了催化效果。
Ⅱ.利用CO2生产乙烯:2CO2(g)+6H2(g)═C2H4(g)+4H2O(g)△H。在三个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)n(CO2)]充入H2和CO2,在一定条件下CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。

(5)下列说法正确的是 abab。
a.该反应的△H<0
b.氢碳比:①>②
c.在氢碳比为2.0时,Q点:v(正)<v(逆)
(6)若起始时,CO2、H2浓度分别为0.5mol⋅L-1和1.0mol⋅L-1,则可得P点对应温度的平衡常数为 512512(mol⋅L-1)-3。
n
(
H
2
)
n
(
C
O
2
)
【答案】-164.9;加压、降温、提高原料气中H2的比例;前段加热,有利于加快反应速率;后段冷却,有利于平衡正向移动,增大CO2的转化率;b;生成物碳颗粒附着在催化剂表面影响了催化效果;ab;512
【解答】
【点评】
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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
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