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解答题-原理综合题 较难0.4 引用9 组卷2428
温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。
I.CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体,其工艺过程中涉及如下反应:
反应①CH4(g) + CO2(g)2CO(g)+2H2 (g) ΔH1
反应②CO2 (g)+ H2 (g)CO(g) + H2O(g) ΔH2= +41.2 kJ·mol-1
反应③CH4 (g)+O2(g)CO(g) + 2H2(g) ΔH3 = -35.6 kJ·mol-1
(1)已知:O 2(g)+H2(g)= H2O(g) ΔH = -241.8 kJ·mol-1,则ΔH1 =______ kJ·mol-1
(2)一定条件下,向体积为VL的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0 mol及少量O2,测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示。

①图中a和b分别代表产物____________,当温度高于900 K, H2O的含量随温度升高而下降的主要原因是______
②1100 K时,CH4与CO2的转化率分别为95%和90%,反应①的平衡常数K=______ ( 写出计算式)。
II.Ni-CeO2催化CO2加H2形成CH4的反应历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注),含碳产物中CH4的物质的量百分数(Y)及CO2的转化率随温度的变化如图2所示。

(3)下列对CO2甲烷化反应体系的说法合理的有______
A.含碳副产物的产率均低于CH4
B.存在反应CO2+4H2CH4 + 2H2O
C.存在副反应CO2+ H2CO+ H2O
D. CO2 转化为CH4的过程中发生了能量转化
E.温度高于260℃后,升高温度,甲烷产率几乎不变
(4) CO2甲烷化的过程中,保持CO2与H2的体积比为1:4,反应气的总流量控制在40 mL·min-1,320 ℃时测得CO2转化率为80%,则CO2反应速率为______mL·min-1
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知识点:化学反应原理综合考查盖斯定律及其有关计算化学反应速率计算化学平衡常数 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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温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点,合理利用燃料废气中的CO2,也是实现“碳中和”的途径之一、回答下列问题:
(1)CO2与CH4重整可以同时利用两种温室气体,过程中涉及如下反应:
I.CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1=+247.41kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
Ⅲ.CH4(g)+O2(g) CO(g)+2H2(g) ΔH3=-35.6kJ·mol-1
①已知:O2(g)+H2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1,则ΔH2=___________kJ·mol-1
②一定条件下,向体积为V L的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0mol及少量O2,测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示,x曲线代表___________(填化学式)产量变化,1100K时,CH4与CO2的转化率分别为95%和90%,反应I的平衡常数K=___________(mol·L-1)2(写出计算式,用含a、b、V的代数式表示)。

(2)在催化剂作用下CO2和H2合成甲酸涉及以下反应:
I.CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)     ΔH1<0
II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)     ΔH2
刚性容器中CO2(g)和H2(g)按物质的量1:1投料,平衡时HCOOH和CO的选择性随温度变化如图所示。

①曲线a随温度升高而下降的原因是___________,为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时HCOOH的选择性,应选择的反应条件为___________(填标号)。
A.低温、低压                           B.高温、高压
C.高温、低压                           D.低温、高压
②240℃时,容器内压强随温度的变化如下表:
时间/ min020406080
压强/ MPaP00.91 P00.85 P00.80 P00.80 P0
反应I的速率可表示为v=k·p(CO2)·p(H2)(k为常数),则反应在60min时v=___________(用含p0、k的式子表示)。

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