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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷100
二氧化碳甲烷化技术被认为是二氧化碳循环再利用最有效的技术之一。回答下列问题:
(1)Pd-MgO/SiO2界面上甲烷化的过程如图:

下列说法正确的是______(填标号)。
A.整个循环过程中镁的价态不断发生改变          B.循环中Pd、MgO、SiO2均未参与反应
C.氢分子在Pd表面被吸附并解离为氢原子        D.总反应为4H2+CO2=CH4+2H2O
(2)已知CO2甲烷化过程中包含下列反应:
I.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+42.1kJ·mol-1K1
II.CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) △H2=-206.5kJ·mol-1K2
保持压强不变,在0.1MPa下,起始时充入3molH2、1molCO2,不同温度下催化甲烷化时,平衡时物质(H2O未列出)的物质的量分数与温度的关系如图所示:

①总反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)的△H=_____kJ·mol-1;其平衡常数K=______(用含K1K2的代数式表示)。
②图中X为CO2,则Y表示的物质是_________(填化学式)。
③温度超过400℃时,升高温度,CO的物质的量分数不断增大,这是因为________
④图中Q点时(对应温度下,可认为体系中不含CO),CH4的压强为_______MPa,该温度下,甲烷化总反应的平衡常数为__________(用分压表示,分压=总压×物质的量分数)(MPa)2
19-20高三·湖南·阶段练习
知识点:盖斯定律的应用催化剂对化学反应速率的影响温度对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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在“碳达峰、碳中和”背景下,将CO2转化为CH4,进而将CH4与水蒸气反应转化为水煤气(CO、H2)是当前研究的重点。回答下列问题:
(1)CH4与水蒸气反应转化为水煤气能量变化如图1所示。写出该反应的热化学方程式:______________ (填"高温"或"低温")条件下有利于此反应的正向自发进行。

(2)一定温度下,在1L恒容密闭容器中充入1mol CH4和1mol水蒸气,发生反应转化为水煤气,10 min达到平衡,测得反应前后容器中压强之比是2:3,从开始至达到平衡的时间内,H2的生成速率为_______mol·L-1· min-1
(3)在CH4与水蒸气反应转化为水煤气的过程中,其他条件相同时,在不同催化剂(I、Ⅱ,Ⅲ)作用下,反应相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图2所示。

①图中a、b、c三点的平衡常数的关系为_______
②图中a点所处的状态不是化学平衡状态的原因是_______
(4)已知CO2甲烷化过程[CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-161.9 kJ·mol-1]中包含下列反应:
I.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+42.1 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH2
保持压强不变,在0.1 MPa下,起始时充入3 mol H2、1 mol CO2,不同温度下催化甲烷化时,平衡时物质(H2O未列出)的物质的量分数与温度的关系如图3所示:

①图中X为CO2,则Y表示的物质是_______ (填化学式)。
②温度超过400 ℃时,升高温度,CO的物质的量分数不断增大,其原因是_______
③图中Q点时(对应温度下,可认为体系中不含CO),CH4的压强为_______MPa,该温度下,甲烷化总反应的平衡常数Kp=_______(用分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
二氧化碳、甲烷等是主要的温室气体。研发二氧化碳和甲烷的利用技术对治理生态环境具有重要意义。
已知:常温常压下,一些物质的燃烧热如表所示。
物质CH4(g)H2(g)CO(g)
燃烧热(H)/(kJ•mol-1)-890.3-285.8-283.0
回答下列问题:
(1)在催化剂作用下,甲烷的催化重整是制备合成气的重要方法,写出CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式:______
(2)在恒温恒容密闭容器中,通入一定量的CH4、CO2发生催化重整反应。
①下列能说明该反应达到化学平衡状态的是______(填标号)。
A.混合气体的平均相对分子质量不再变化        B.v(CH4)=2v(CO)
C.CO与H2浓度的比值不再变化                      D.容器内混合气体的密度不再变化
②当投料比=1.0时,CO2的平衡转化率(α)与温度(T)、初始压强(p)的关系如图所示。由图可知:压强p1______2MPa(填“>”、“<”或“=”);当温度为T3、初始压强为2MPa时,a点的v______v(填“>”、“<”或“=”)。起始时向1 L恒容容器中加入2 mol CH4和2 mol CO2,在温度为T6、初始压强为2 MPa条件下反应,用压强表示该反应的平衡常数Kp=______(分压=总压×物质的量分数)。

(3)我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究,通常认为该反应分两步进行。第一步:CH4催化裂解生成H2和碳(或碳氢物种),其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上,如CH4+(2-)H2;第二步:碳(或碳氢物种)和H2O反应生成CO2和H2,如+2H2O→CO2+(2+)H2。反应过程和能量变化残图如图:

判断过程______(填序号)加入了催化剂,原因是______。控制整个过程②反应速率的是第Ⅱ步,其原因为______

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