CH4和CO2一样是主要的温室气体,且性质稳定,但CH4的温室效应约为相同质量CO2的120倍,在1000℃以上CH4会完全分解为炭黑。研究如何转化CO2和CH4对减少温室气体的排放,改善大气环境具有重要的意义。
(1)573 K时,CO2能与H2在催化剂下转化生成CH3OH。已知:
ⅰ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)△H=+41.2 kJ•mol-1
ⅱ.CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)△H=-90.4 kJ•mol-1
请写出CO2与H2反应生成CH3OH(g)的热化学方程式CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2kJ/molCO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2kJ/mol。
(2)用Ni作催化剂,在一定的温度和压强下,CO2与CH4发生反应:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=+274.3 kJ•mol-1。下列反应条件有利于提高CH4平衡转化率的是ACAC(填正确答案标号)。
A.适当升高温度
B.降温同时加压
C.增大CO2的量
D.选择更合适的催化剂
(3)某化学实验小组将1 mol CH4与1 mol CO2充入1 L的恒容密闭容器中,使其发生反应CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g),测得CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的关系如图所示。
①在923K时,CH4、CO2的转化率分别为60%60%、70%70%,1200 K时,CH4和CO2的转化率之比为1:11:1。
②1200K之前CO2的平衡转化率大于CH4可能的原因是CO2会与生成的H2反应,所以转化率更高CO2会与生成的H2反应,所以转化率更高。
③923K时,该反应在10min达到平衡,则0~10min内CH4的平均反应速率为0.060.06mol•L-1•min-1。
(4)2014年我国科学家成功实现甲烷在无氧条件下选择活化,一步高效生产乙烯、芳烃和氢气等高值化学品。某化学研究室将2mol CH4充入1 L的密闭容器中,在单中心铁的催化作用下,CH4主要转化为C2H4,同时还有C6H6(g)、H2生成,反应达到平衡时测得n(C2H4)=0.6 mol、C6H6(g)=0.05 mol,则反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g)的平衡常数K=6.56.5(计算结果保留一位小数)。
【答案】CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.2kJ/mol;AC;60%;70%;1:1;CO2会与生成的H2反应,所以转化率更高;0.06;6.5
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:6引用:1难度:0.5
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