1.

工业上通过CO2与CH4共转化生成合成气,助力实现“碳达峰”。其主反应为:

i.   H1=+247kJ·mol-1

副反应主要有:

ii.   H2=+41kJ·mol-1

iii.   H3=+75kJ·mol-1(积碳反应)

iv.   H4=___________kJmol-1(积碳反应)

v.   H5=-131.4kJ·mol‑1(积碳反应)

回答下列问题:

(1)由反应v和反应ii可得反应iv的H4=________kJ·mol-1

I.若只考虑主反应。

(2)下列有关主反应的说正确的是___________(填字母)。

A. 加入催化剂,能增大反应活化能,加快化学反应速率
B. 减小压强有利于平衡正向移动
C. 增大CH4浓度,可以提高CO2的平衡转化率
D. 升高温度,该反应的平衡常数减小

(3)不同压强下,按照n(CH4):n(CO2)=1:1投料,实验测得CO2平衡转化率和CO平衡产率随温度变化关系如下图所示,纵坐标可表示CO2平衡转化率的为________(填“甲”或“乙”),压强由小到大的顺序为________。

(4)在有催化剂存在和温度为T℃条件下,向真空恒温恒容密闭容器中通入1molCO2和3molCH4 , 起始总压为1MPa,反应达到平衡时,容器中气体压强变为原来的1.1倍。则T℃时该反应的Kp=________(MPa)2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数。计算结果用分数形式表示)。

II.若考虑副反应。

在100kPa、CH4和CO2总物质的量为2mol的条件下,温度及投料比[n(CH4)/n(CO2)]对CH4或CO2平衡转化率的影响如图所示。

(5)根据n(CH4)/n(CO2)=1:1的曲线,推断表示n(CH4)/n(CO2)=1:2的CH4平衡转化率的曲线是________(填“①”或“②”)。

(6)在投料比n(CH4)/n(CO2)=1:1时,CO2平衡转化率在850℃条件下明显大于在600℃条件下的原因为________。

(7)以甲烷为燃料的新型电池得到广泛的研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。

写出该电池负极发生的电极反应:________。

【考点】
化学平衡常数;
【答案】

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1. 我国在第75届联合国大会上正式提出了2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标,所以研发利用二氧化碳技术,降低空气中二氧化碳含量成为重要的任务。甲烷化反应最早由化学家PaulSabatier提出。已知:

反应Ⅰ:   

反应Ⅱ:   

(1) 甲烷化反应 , 为了提高的平衡转化率可采取的措施有(任写两条)。
(2) 利于反应Ⅱ自发进行的条件是(填“高温”或“低温”);若反应Ⅱ在恒容绝热的密闭容器中发生,下列情况下反应一定达到平衡状态的是

A.容器内的压强不再改变       B.容器内气体密度不再改变

C.容器内       D.容器内温度不变

(3) 反应Ⅰ:    , 已知反应的为速率常数,与温度等有关),若平衡后升高温度,则(填“增大”“不变”或“减小”)。
(4) 催化剂的选择是甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间,测得转化率随温度变化的影响如图所示,高于320℃后,以为催化剂,转化率略有下降,其可能的原因是

(5) 在某催化剂表面:利用该反应可减少排放,并合成清洁能源。一定条件下,在一密闭容器中充入1mol和3mol发生反应,下图表示压强为的平衡转化率随温度的变化关系:

其中表示压强为的平衡转化率随温度的变化曲线为(填“①”或“②”);b点对应的平衡常数为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。

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