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2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的承諾,體現(xiàn)了中國(guó)的大國(guó)風(fēng)范。甲烷和二氧化碳重整制合成氣的研究是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的手段之一。甲烷和二氧化碳重整制合成氣的反應(yīng)為CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)ΔH1。
已知:i.部分化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表。
化學(xué)鍵 C-H C=O H-H C≡O(shè)
鍵能/(kJ?mol-1 413 745 436 1011
ⅱ.副反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.5kJ?mol-1
副反應(yīng)Ⅱ:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ΔH3
(1)①ΔH1=
+248
+248
kJ?mol-1,ΔH3=
+206.5
+206.5
kJ?mol-1。
②副反應(yīng)Ⅱ?qū)儆?
熵增
熵增
(選填“熵增”或“熵減”)反應(yīng)。
(2)已知甲烷和二氧化碳重整制合成氣反應(yīng)的正反應(yīng)速率v=kpa(CH4)?pb(CO2),k為速率常數(shù)。900℃時(shí),其他反應(yīng)條件不變,只改變p(CO2)或p(CH4)時(shí),正反應(yīng)速率v的變化如圖1所示。

①若CH4和CO2的分壓均為p1時(shí),a=
1
1
,b=
1
1

②若CH4和CO2的分壓相等,分別為p2和p3兩種情況下的正反應(yīng)速率之比為
p2:p3
p2:p3
。
(3)在一定條件下,向某密閉容器中充入一定量的甲烷和二氧化碳,同時(shí)發(fā)生上述三個(gè)反應(yīng)。反應(yīng)過(guò)程中的CH4平衡轉(zhuǎn)化率(α)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示。α(CH4)值隨壓強(qiáng)升高而減小的原因?yàn)?
加壓后,主反應(yīng)逆向移動(dòng),副反應(yīng)Ⅱ也逆向移動(dòng),α(CH4)減小
加壓后,主反應(yīng)逆向移動(dòng),副反應(yīng)Ⅱ也逆向移動(dòng),α(CH4)減小
;圖2中的溫度由大到小為
T1>T2>T3
T1>T2>T3
,其判斷理由為
主反應(yīng)和副反應(yīng)Ⅱ均為吸熱反應(yīng),溫度越高,CH4轉(zhuǎn)化率越高
主反應(yīng)和副反應(yīng)Ⅱ均為吸熱反應(yīng),溫度越高,CH4轉(zhuǎn)化率越高

【答案】+248;+206.5;熵增;1;1;p2:p3;加壓后,主反應(yīng)逆向移動(dòng),副反應(yīng)Ⅱ也逆向移動(dòng),α(CH4)減??;T1>T2>T3;主反應(yīng)和副反應(yīng)Ⅱ均為吸熱反應(yīng),溫度越高,CH4轉(zhuǎn)化率越高
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/4/20 14:35:0組卷:41引用:1難度:0.6
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