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解答题-原理综合题 较难0.4 引用1 组卷363
CH4—CO2重整反应[CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H>0]在大力推进生态文明建设、“碳达峰”、“碳中和”的时代背景下,受到更为广泛的关注。
(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示:
物质CH4(g)CO(g)H2(g)
燃烧热(kJ·mol-1)890.3283.0285.8
ΔH=_______kJ·mol-1
(2)该反应以两种温室气体为原料,可以生成合成气。如何减少反应过程中的催化剂积炭,是研究的热点之一、某条件下,发生主反应的同时,还发生了积炭反应:
CO歧化:2CO(g)=CO2(g)+C(s) △H=-172kJ/mol
CH4裂解:CH4(g)=C(s)+2H2(g) △H=+75kJ/mol
①对积炭反应进行计算,得到温度和压强对积炭反应中平衡炭量的影响图(图a和图b),其中表示温度和压强对CH4的裂解反应中平衡炭量影响的是(选填序号)_______,理由是_______

②实验表明,在重整反应中,低温、高压时会有显著积炭产生,由此可推断,对于该重整反应而言,其积炭主要由_______反应产生。
综合以上分析,为抑制积炭产生,应选用高温、低压条件。
(3)该重整反应也可用于太阳能、核能、高温废热等的储存,储能研究是另一研究热点。
①该反应可以储能的原因是_______
②某条件下,研究者研究反应物气体流量、物质的量比()对CH4转化率(XCH4)、储能效率的影响,部分数据如下所示。
序号加热温度/℃反应物气体流量/L·min-1XCH4/%ηchem/%
80042:279.652.2
80063:364.261.9
80062:481.141.6
(资料)储能效率:热能转化为化学能的效率,用ηchem表示。ηchem=。其中,Qchem是通过化学反应吸收的热量,Q是设备的加热功率。
a.对比实验_______(填序号),可得出结论:气体流量越大,CH4转化率越低。
b.对比实验②和③发现,混合气中CO2占比越低,储能效率越高,原因可能是_______(该条件下设备的加热功率Q视为不变)。
2021·湖南长沙·三模
知识点:盖斯定律及其有关计算温度对化学平衡移动的影响压强对化学平衡移动的影响 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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重整反应【   】可以生成合成气。如何减少反应过程中的积炭,是研究的热点之一、某条件下,发生主反应的同时,还发生了积炭反应:
歧化:     
裂解:   

(1)对上述两个积炭反应分别进行计算,得到以下温度和压强对积炭反应中平衡炭量的影响图,其中表示温度和压强对裂解反应中平衡炭量影响的是___________(填“图a”或“图b”),___________0(填“>”或“<”),___________(填“高温”或“低温”)有利于歧化反应自发进行。
(2)实验表明,在重整反应中,为抑制积炭产生,应选用高温、低压条件,由此可推断,该重整反应过程中的积炭主要由___________反应产生。
(3)一定条件下,裂解的反应历程如图所示。该历程分___________步进行,其中决定裂解反应快慢的基元反应___________(写出化学方程式)。

(4)同温下,某研究小组分别在容积相等的两个恒容密闭容器中加入一定量的反应物,控制反应条件使其仅发生重整反应,获得如下效据:
容器编号起始时各物质的物质的量/mol平衡转化率达到平衡时体系的压强/MPa达到平衡时体系能量的变化
1200P吸收热量:123.5kJ
2400
①容器ⅰ中反应达到平衡时,生成的物质的量为___________,容器ⅱ中反应达到平衡状态过程中吸收的热量___________,247kJ(填“>”、“<”或“=”)。
②容器ⅰ的容积变为原来的一半,则平衡转化率___________(填“>”“<”或“=”)。
③计算容器ⅱ中反应的平衡常数___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数)。

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