已知:某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环,其中涉及反应:CO2(g) + 4H2(g)2H2O(g) + CH4(g),该反应的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。回答问题:
(1)若反应为基元反应,且反应的与活化能(Ea)的关系为。在图2中补充完成该反应过程的能量变化示意图。
(2)某研究小组模拟该反应,温度t下,向容积为10L的抽空的密闭容器中通入0.1molCO2和0.4molH2 , 反应平衡后测得容器中n(CH4)=0.05mol。则的转化率为。在上述平衡体系中各加入0.05mol的上述反应物、生成物,则加入后v正v逆(填“>”、“<”或“=”)。
在相同条件下,与还会发生不利于氧循环的副反应:CO2(g) + 3H2(g)H2O(g) + CH3OH(g),在反应器中按通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2min时,测得反应器中、浓度()如下表所示。
催化剂 | t=350℃ | t=400℃ |
| | | |
催化剂Ⅰ | 10.8 | 12722 | 345.2 | 42780 |
催化剂Ⅱ | 9.2 | 10775 | 34 | 38932 |
(3)在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应,生成CH3OH平均反应速率为;若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件,原因是。