CH4超干重整CO2技術可得到富含CO的氣體,用于生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品。該技術中的化學反應為:CH4(g)+3CO2(g)?2H2O(g)+4CO(g) ΔH=+330kJ/mol。
(1)圖1表示初始投料比n(CH4):n(CO2)為1:3或1:4時,CH4的轉化率在不同溫度(T1、T2)下與壓強的關系。
[注:投料比用a1、a2表示]
①a2=1:41:4。
②判斷T1與T2的大小關系,并說明理由:T2>T1,正反應為吸熱反應,相同壓強下,溫度升高時平衡右移,甲烷的轉化率增大T2>T1,正反應為吸熱反應,相同壓強下,溫度升高時平衡右移,甲烷的轉化率增大。
(2)CH4超干重整CO2的催化轉化原理示意圖如圖2:
①過程Ⅰ,生成1molH2時吸收123.5kJ熱量,其熱化學方程式是 CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.0kJ/molCH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.0kJ/mol。
②過程Ⅱ,實現(xiàn)了含氫物種與含碳物種的分離。生成H2O(g)的化學方程式是 4H2+Fe3O4=3Fe+4H2O4H2+Fe3O4=3Fe+4H2O。
③假設過程Ⅰ和過程Ⅱ中的各步均轉化完全,下列說法正確的是 a ca c。(填序號)
a.過程Ⅰ和過程Ⅱ中均發(fā)生了氧化還原反應
b.過程Ⅱ中使用的催化劑為Fe3O4和CaCO3
c.若過程Ⅰ投料n(CH4)n(CO2)=1,可導致過程Ⅱ中催化劑失效
(3)CH4超干重整CO2過程中的物質可以發(fā)生如下反應:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g) ΔH>0,在某溫度下,反應物的起始濃度分別為c(CO2)=1mol/L,c(H2)=2.4mol/L;達到平衡后,CO2的轉化率為60%,若溫度不變,投料變?yōu)閏(CO2)=1mol/L,c(H2)=1mol/L,c(CO)=0.5mol/L,c(H2O)=2mol/L,反應向 逆逆(填寫“正”或“逆”)反應方向進行。
n
(
C
H
4
)
n
(
C
O
2
)
【答案】1:4;T2>T1,正反應為吸熱反應,相同壓強下,溫度升高時平衡右移,甲烷的轉化率增大;CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)ΔH=+247.0kJ/mol;4H2+Fe3O4=3Fe+4H2O;a c;逆
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:7引用:1難度:0.5
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1.CO2的捕集與轉化是當今科學研究的重要課題。以CO2、C2H6為原料合成C2H4涉及的主要反應如下:
Ⅰ.CO2(g)+C2H6(g)?C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)ΔH=+177kJ?mol-1(主反應)
Ⅱ.C2H6(g)?CH4(g)+H2(g)+C(S)ΔH=+9kJ?mol-1(副反應)
(1)反應Ⅰ的反應歷程可分為如下兩步:
i.C2H6(g)?C2H4(g)+H2(g)ΔH1(反應速率較快)
ii.H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)ΔH2=+41kJ?mol-1(反應速率較慢)
①ΔH1=
②相比于提高c(C2H6),提高c(CO2)對反應I速率影響更大,其原因是
(2)向恒壓密閉容器中充入CO2和C2H6合成C2H4,選擇不同溫度對相關量的影響如圖所示,工業(yè)生產(chǎn)綜合各方面的因素,反應選擇800℃的原因是
(3)在800℃時,=n(CO2)n(C2H6),充入一定體積的密閉容器中,在有催化劑存在的條件下,只發(fā)生主反應,初始壓強為P,一段時間達到平衡,產(chǎn)物的物質的量之和與剩余反應物的物質的量之和相等,該溫度下反應的平衡常數(shù)Kp=13
(4)工業(yè)上用甲烷催化法制取乙烯,只發(fā)生如下反應:2CH4?C2H4+2H2ΔH>0,溫度T時,向2L的恒容反應器中充入2mol CH4,僅發(fā)生上述反應,反應過程中CH4的物質的量隨時間變化如圖所示。實驗測得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)?c2(H2),k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關,則T溫度時═k逆k正
(5)我國科學家使用電化學的方法(裝置如圖)用C2H6和CO2合成了C2H4。
①M是電源的
②陽極電極反應式是發(fā)布:2024/12/17 20:30:1組卷:24引用:2難度:0.6 -
2.一定條件下,可逆反應的平衡常數(shù)可以用平衡濃度計算,也可以用平衡分壓代替平衡濃度計算分壓=總壓×物質的量分數(shù).在恒溫恒壓條件下,總壓不變,用平衡分壓計算平衡常數(shù)更方便.下列說法不正確的是( ?。?/h2>
發(fā)布:2024/12/21 8:0:2組卷:134引用:1難度:0.7 -
3.工業(yè)上可用“氨催化氧化法”生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料,在Pt-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個競爭反應化學方程式如下:
Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)
Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)?2N2(g)+6H2O(g)
現(xiàn)將1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密閉容器中,在上述催化劑作用下反應,相同時間內有關生成物物質的量隨溫度變化曲線如圖所示。
已知:有效轉化率=×100%制備目標物質消耗原料的量原料總的轉化量
下列說法不正確的是( ?。?/h2>發(fā)布:2024/12/17 0:30:2組卷:81引用:5難度:0.5
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