减少CO2排放并实现CO2的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的CO2利用方法,回答下列问题:
Ⅰ.利用CH4-CO2干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用,还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现:
ⅰ.CH4(g)⇌C(ads)+2H2(g)
ⅱ.C(ads)+CO2(g)⇌2CO(g)
上述反应中的C(ads)为吸附活性炭,反应过程的能量变化如图所示。

(1)CH4-CO2干重整的反应速率由 反应ⅰ反应ⅰ决定(填“反应ⅰ”或“反应ⅱ”),CH4-CO2干重整反应的热化方程式为 CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+(E1-E2+E3)kJ/molCH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+(E1-E2+E3)kJ/mol(用图中E1、E2、E3表示反应热)。
Ⅱ.以氧化铟(In2O3)作催化剂,采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将CO2资源化利用。反应历程如下:
ⅰ.催化剂活化:In2O3(无活性)还原氧化In2O3-x(有活性);
ⅱ.CO2与H2在活化的催化剂表面同时发生如下反应:
反应①:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1 主反应
反应②:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH2 副反应
(2)某温度下,在恒容密闭反应器中,下列能说明反应①达到平衡状态的是 BDBD(填标号)。
A.v正(H2):v逆(CH3OH)=3:1
B.混合气体的平均摩尔质量保持不变
C.混合气体的密度保持不变
D.CH3OH(g)的分压保持不变
(3)增大CO2和H2混合气体的流速,可减少产物中H2O(g)的积累,从而减少催化剂的失活,请用化学方程式表示催化剂失活的原因:In2O3-x+xH2O═In2O3+xH2In2O3-x+xH2O═In2O3+xH2。
(4)ⅱ中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随1T×103(T代表温度)的变化如图所示。

升高温度,反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的化学平衡常数K 减小减小(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)恒温恒压密闭容器中,加入2molCO2和4molH2,只发生反应①和反应②,初始压强为p0。在230℃以上,升高温度,CO2的平衡转化率增大,但甲醇的产率降低,原因是 230℃以上,升高温度,反应①的平衡逆向移动,反应②的平衡正向移动,但温度对反应②的平衡影响更大230℃以上,升高温度,反应①的平衡逆向移动,反应②的平衡正向移动,但温度对反应②的平衡影响更大。在300℃发生反应,反应达到平衡时,CO2的转化率为50%,容器体积减小20%,则反应②用平衡分压表示的平衡常数Kp=0.220.22(保留两位有效数字)。
还原
氧化
1
T
【答案】反应ⅰ;CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H=+(E1-E2+E3)kJ/mol;BD;In2O3-x+xH2O═In2O3+xH2;减小;230℃以上,升高温度,反应①的平衡逆向移动,反应②的平衡正向移动,但温度对反应②的平衡影响更大;0.22
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:53引用:2难度:0.5
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