CH
4既是重要的清潔能源也是一種重要的化工原料。以CO
2、H
2為原料合成CH
4涉及的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ:CO
2(g)+4H
2(g)?CH
4(g)+2H
2O(g)△H
1Ⅱ:CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)△H
2=+41.2kJ/mol
常溫常壓下,H
2(g)和CH
4(g)的摩爾燃燒焓分別為-285.8kJ/mol和-890.3kJ/mol;H
2O(l)=H
2O(g)△H
3=+44.0kJ?mol
-1(1)△H
1=
-164.9
-164.9
kJ/mol。
(2)一定條件下,向恒容密閉容器中通入1mol CO
2和3mol H
2發(fā)生上述反應(yīng),達到平衡時,容器中CH
4(g)為amol,H
2O(g)為bmol,則反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)為
。(用含a、b的代數(shù)式表示)
(3)n(H
2):n(CO
2)=4:1的混合氣體充入反應(yīng)器中,當(dāng)氣體總壓強為0.1MPa,平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖所示。
v
正~c(CO
2)200~550℃時,CO
2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度升高而增大的原因是
△H1<0,△H2>0,溫度升高時,反應(yīng)Ⅰ向左移動使CO2增加的量比反應(yīng)Ⅱ向右移動使CO2減少的量多
△H1<0,△H2>0,溫度升高時,反應(yīng)Ⅰ向左移動使CO2增加的量比反應(yīng)Ⅱ向右移動使CO2減少的量多
。反應(yīng)器中應(yīng)選擇適宜的溫度是
200℃
200℃
。
(4)為探究CO
2(g)+4H
2(g)?CH
4(g)+2H
2O(g)的反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系,起始時,向恒容密閉容器中通入濃度均為1.0mol/L CO
2與H
2。平衡時,根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出兩條反應(yīng)速率-濃度關(guān)系曲線:v
正=c(CO
2)和v
逆=c(H
2O)。
則與曲線v
正=c(CO
2)相對應(yīng)的是圖中曲線
乙
乙
(填“甲”或“乙”);該反應(yīng)達到平衡后,某一時刻降低溫度,重新達到平衡,平衡常數(shù)
增大
增大
(填“增大”或“減小”),則此時曲線甲對應(yīng)的平衡點可能為
D
D
(填字母,下同),曲線乙對應(yīng)的平衡點可能為
M
M
。